JP7507523B1 - Sand thermal storage wind power generation equipment - Google Patents
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Abstract
【課題】砂容器内に珪砂、珪砂類、又は砂類を含む砂ベース材と風洞を有し、風車と、風力発電機とを、備え、前記風洞内の上昇気流によって風力発電を行う砂蓄熱式風力発電装置を提供することにある。
【解決手段】砂蓄熱式風力発電装置は、前記砂ベース材において、余剰電力など外部電力からのヒータによる加熱、熱交換器による加熱、熱伝導体による加熱、温熱加熱、ドライスチーム加熱、太陽光加熱等により熱エネルギーとして蓄熱されていて、外部に電力を必要とする場合の電力需要時に、前記熱エネルギーによって、前記風洞内の空気の温度が上昇することにより生じる前記風洞内の空気の内外温度差と、前記風洞の開口部の位置の高低差と、前記風洞の開口部の実効面積とに関係する空気量の上昇気流が流れ、風車の駆動に作用し、前記風車により駆動される前記風力発電機により発電を行うことにある。
【選択図】図１
[Problem] To provide a sand heat storage type wind power generation device having a sand base material containing silica sand, silica sands, or sands, and a wind tunnel inside a sand container, a windmill, and a wind generator, and generating wind power by the rising air current in the wind tunnel.
[Solution] In a sand thermal storage wind power generation device, heat is stored in the sand base material as thermal energy by heating from external electricity such as surplus electricity using a heater, heating by a heat exchanger, heating by a thermal conductor, thermal heating, dry steam heating, solar heating, etc., and when there is a demand for electricity from the outside, the thermal energy causes the temperature of the air in the wind tunnel to rise, resulting in an updraft of air in an amount related to the temperature difference between the inside and outside of the air in the wind tunnel, the elevation difference of the position of the opening of the wind tunnel, and the effective area of the opening of the wind tunnel, which acts to drive a wind turbine and generates electricity using the wind power generator driven by the wind turbine.
[Selected Figure] Figure 1
Description
本発明は、砂容器に熱エネルギーを蓄熱する砂ベース材と風洞を有し、
外部より前記砂容器内の砂ベース材に蓄熱を可能とし、風洞内の空気の温上昇気流によって、風車が駆動され、前記風車に連動して駆動される風力発電機により発電するように構成されており、電力需要時に外部に電力を出力し、又は熱交換器により外部に出力可能に構成されていることを、備えることを特徴とする、砂蓄熱式風力発電装置に関する。
The present invention includes a sand base material and a wind tunnel that store thermal energy in a sand container,
This invention relates to a sand heat storage type wind power generation device, characterized in that it is configured to store heat in the sand base material in the sand container from the outside, drive a windmill by the warm rising air current of the air in the wind tunnel, generate electricity using a wind generator driven in conjunction with the windmill, and output electricity to the outside when electricity is required, or output electricity to the outside through a heat exchanger.
特許文献１の記載には、延直方向に設置した風洞と、前記筒状部材の周壁に設けられて前記集風板によって集約された風を前記風洞内に導く複数の風取込口と、隣接する集風板間に設けられて集風板によって集約された風によって駆動されるタービン式により駆動される風力発電装置。と記載されている。 Patent document 1 describes a wind power generation device that includes a wind tunnel installed in the extension direction, multiple wind intakes provided on the peripheral wall of the cylindrical member to guide the wind collected by the wind collecting plate into the wind tunnel, and a turbine-type wind power generation device that is provided between adjacent wind collecting plates and driven by the wind collected by the wind collecting plate.
特許文献２に記載には、円形平板状の車板から複数の羽根平が延出した形状をなした回転羽根であり、回転羽根の厚さは全体が均一で、各羽根平の回転方向の前縁には、風下方向が開口し、断面が弧状に形成された曲板部材が取り付けられていることを特徴とする軸流タービン風車の回転羽根。と記載されている。 Patent document 2 describes a rotating blade for an axial flow turbine wind turbine, which is characterized in that the rotating blade has a shape in which multiple blade flats extend from a circular, flat wheel plate, the thickness of the rotating blade is uniform throughout, and a curved plate member that is open to the downwind direction and has an arc-shaped cross section is attached to the leading edge of each blade flat in the rotational direction.
また、特許文献３に記載には、翼への気流Ｗ2と翼の第９線分に対応する面との間に負角βをもたせるように翼を取付けることにより、ベルヌーイの定理により説明される揚力に、さらに負角βによる負の圧力を加えることができる。従って、大きなトルクを得ることができ、風車効率を増大できる。と記載されている。 Also, Patent Document 3 states that by attaching the blade so that there is a negative angle β between the airflow W2 onto the blade and the surface corresponding to the ninth line segment of the blade, it is possible to add a negative pressure due to the negative angle β to the lift force explained by Bernoulli's theorem. Therefore, it is possible to obtain a large torque and increase the efficiency of the wind turbine.
また、特許文献４に記載には、同心円軸上に回転軸を有する揚力型風車と抗力型風車を備えた垂直軸型風車に関する。さらに言えば、揚力型風車と抗力型風車を備えており、マグナス効果に加え、表面効果も利用することで高トルクを生み出すことができるため、小型であるにも拘わらず高い回転効率を実現することができる垂直軸型風車に関する。と記載されている。 Patent Document 4 also describes a vertical axis wind turbine equipped with a lift type wind turbine and a drag type wind turbine, which have rotating axes on a concentric axis. More specifically, it describes a vertical axis wind turbine equipped with a lift type wind turbine and a drag type wind turbine, which can generate high torque by utilizing the surface effect in addition to the Magnus effect, and thus can achieve high rotational efficiency despite its small size.
また、特許文献５に記載には、回転始動時又は微風時にはサボニウス翼の特性を利用し、且つ、風速の大小に拘わらずダリウス翼及びサボニウス翼の回転エネルギーを効率的に電気エネルギーに変換させ得る風力発電装置。と記載されている。 Patent Document 5 also describes a wind power generation device that utilizes the characteristics of the Savonius blades when starting rotation or when there is a light breeze, and can efficiently convert the rotational energy of the Darrieus blades and Savonius blades into electrical energy regardless of the wind speed.
特許文献１は、延直方向に設置した風洞と、前記筒状部材の周壁に設けられて前記集風板によって集約された風を前記風洞内に導く複数の風取込口と、隣接する集風板間に設けられて集風板によって集約された風によって駆動されるタービン式により駆動される風力発電装置であって、複数の風取込口をもつ風洞の構成は複雑であり、外部の風の影響（風塵等）を直接受け、建設費・維持費は高く、メンテナンス作業も困難と想定される。 Patent Document 1 describes a wind power generation device that includes a wind tunnel installed in the extension direction, multiple wind inlets provided on the peripheral wall of the cylindrical member to guide the wind collected by the wind collecting plate into the wind tunnel, and a turbine-type wind power generation device provided between adjacent wind collecting plates that is driven by the wind collected by the wind collecting plate. The wind tunnel with multiple wind inlets has a complex structure and is directly affected by external wind (wind dust, etc.), and it is expected that construction and maintenance costs are high and maintenance work is difficult.
特許文献2、特許文献3、特許文献４は風力発電方法の記述はありません。
特許文献５は、回転するローター軸にサボニウス翼を取付けたサボニウス式風力発電装置において、上記ローター軸には中心軸に沿って軸穴を下端から所定の長さ設けると共に、該ローター軸の下端には中空軸アウターローター形発電機を取付け、垂直に起立する電柱又は支柱を上記中空軸アウターローター形発電機の固定フレームの電柱穴から軸穴に嵌めて上端を軸受けにて支持した風力発電装置であり、発電機の取り付けに関する記述である。
Patent Documents 2, 3, and 4 do not describe wind power generation methods.
Patent Document 5 describes a Savonius type wind power generation device in which Savonius blades are attached to a rotating rotor shaft, the rotor shaft has an axial hole that is formed along the central axis and extends a predetermined length from the lower end, a hollow shaft outer rotor type generator is attached to the lower end of the rotor shaft, and a vertically standing utility pole or support is fitted into the axial hole through the utility pole hole in the fixing frame of the hollow shaft outer rotor type generator, with the upper end supported by a bearing, and describes the attachment of the generator.
本発明は、珪砂、珪砂類、又は砂類を含む砂ベース材と、風洞と、前記砂ベース材を収納した砂容器と、前記風洞に接続された風洞前室と、前記風洞内及び／又は前記風洞前室内に設置された風車と、前記風車に接続されて駆動される風力発電機と、を備え、前記砂ベース材は、熱エネルギーとして蓄熱されていて、外部に電力を必要とする場合に、前記熱エネルギーによって、前記風洞内の空気の温度上昇によることにより生じる上昇気流によって、前記風車を駆動し、前記風車と連動し駆動される前記風力発電機により、発電するように構成されていることを特徴とする本発明に係る砂蓄熱式風力発電装置とし、前記風車は前記風洞内及び／又は前記風洞前室内に設置された風車と前記風車に接続されて駆動される風力発電機にあるため、前記風洞内の流速は弱風から発電が可能であり損傷が少なく、交換頻度が少なく、落雷等の被害に遭いにくく、蓄熱材料費は安価であり、建設費・維持費が安く、設置場所は需要地に隣接して設置可能であり、送電コストの低減に役立つことが可能である。発電量に対して投資金額が少ない。これらを効果的に提供することを目的としている。 The present invention comprises a sand-based material containing silica sand, silica sands, or sands, a wind tunnel, a sand container storing the sand-based material, a wind tunnel antechamber connected to the wind tunnel, a wind turbine installed in the wind tunnel and/or in the wind tunnel antechamber, and a wind power generator connected to and driven by the wind turbine, the sand-based material stores heat as thermal energy, and when external power is required, the thermal energy is used to drive the wind turbine by an updraft caused by a rise in the temperature of the air in the wind tunnel, and the wind power generator is driven in conjunction with the wind turbine. The sand thermal storage wind power generation device according to the present invention is characterized in that it is configured to generate power using the wind power generator that is connected to the wind power generator, and since the wind turbine is installed in the wind tunnel and/or in the front room of the wind tunnel and the wind power generator is connected to and driven by the wind turbine, power can be generated even with a weak flow speed in the wind tunnel, damage is reduced, replacement frequency is low, damage from lightning and the like is unlikely to occur, the cost of thermal storage materials is low, construction costs and maintenance costs are low, the installation site can be adjacent to a demand area, and it can help reduce power transmission costs. The investment amount is low compared to the amount of power generated. The purpose is to provide these effectively.
本発明に係る砂蓄熱式風力発電装置は、
珪砂、珪砂類、又は砂類を含む砂ベース材と、
上部開口部と下部開口部を有する風洞と、
前記風洞の側壁の周囲に配置され、前記砂ベース材を収納した砂容器と、
風流入口を有すると共に、前記風洞に接続された風洞前室と、
前記風洞内及び／又は前記風洞前室内に設置された風車と、
前記風車に接続されて駆動される風力発電機と、を備え、
前記砂ベース材は、余剰電力など外部電力からのヒータによる加熱、熱伝導体による加熱、熱交換器による加熱、蒸気配管による温熱加熱、ドライスチーム加熱、又は太陽光照射加熱のうち少なくともいずれかの加熱により得られた熱エネルギーとして蓄熱されており、
外部に電力を必要とする場合に、前記砂ベース材に蓄熱された熱エネルギーによって、前記風洞内の空気の温度上昇によることにより生じる、前記風洞内の空気の内外温度差と、前記風洞の開口部の位置の高低差と、前記風洞の開口部の実効面積と、に関係する空気量の上昇気流によって、前記風車が駆動され、
前記風車と連動し駆動される前記風力発電機により、発電を行うことを特徴とする。
The sand thermal storage type wind power generation device according to the present invention is
A sand base material including silica sand, silica sands, or sands;
a wind tunnel having an upper opening and a lower opening;
a sand container disposed around a side wall of the wind tunnel and containing the sand base material;
a wind tunnel front chamber having a wind inlet and connected to the wind tunnel;
A wind turbine installed in the wind tunnel and/or in the wind tunnel front room;
a wind power generator connected to and driven by the wind turbine,
The sand base material is stored as heat energy obtained by at least one of heating methods including heating by a heater from external power such as surplus power, heating by a heat conductor, heating by a heat exchanger, warm heating by a steam pipe, dry steam heating, and solar radiation heating;
When electric power is required from the outside, the windmill is driven by an updraft of air volume related to the temperature difference between the inside and outside of the air in the wind tunnel, the elevation difference of the position of the opening of the wind tunnel, and the effective area of the opening of the wind tunnel, which is caused by the heat energy stored in the sand base material and the temperature rise of the air in the wind tunnel, and the updraft of air volume related to the temperature difference between the inside and outside of the air in the wind tunnel, the elevation difference of the position of the opening of the wind tunnel, and the effective area of the opening of the wind tunnel;
The present invention is characterized in that electricity is generated by the wind power generator which is driven in conjunction with the wind turbine.
また、本発明に係る砂蓄熱式風力発電装置において、
前記砂ベース材は、前記風力発電機により発生する電力のヒータによる加熱、
余剰電力など外部電力からのヒータによる加熱、熱伝導体による加熱、熱交換器による加熱、蒸気配管による温熱加熱、ドライスチーム加熱、又は太陽光照射加熱のうち少なくともいずれかの加熱により得られた熱エネルギーとして蓄熱されており、
外部に電力を必要とする場合に、前記砂ベース材に蓄熱された熱エネルギーを、前記熱交換器、又は熱伝導体により外部に出力可能に構成されていることを、備えることを特徴としてもよい。
In addition, in the sand thermal storage type wind power generation device according to the present invention,
The sand base material is heated by a heater using electricity generated by the wind power generator.
The heat is stored as thermal energy obtained by at least one of heating using a heater from external power such as surplus power, heating using a thermal conductor, heating using a heat exchanger, warm heating using a steam pipe, dry steam heating, or solar radiation heating;
The device may also be characterized in that when external electricity is required, the thermal energy stored in the sand base material can be output to the outside via the heat exchanger or thermal conductor.
また、本発明に係る砂蓄熱式風力発電装置において、
前記風車は、水平軸風車、垂直軸風車であり、リミットロードファン、タービン式風車、ベルヌーイ定理式風車、プロペラ式風車、セルウイング式風車、多翼型風車、マグナス式風車、ダリウス式風車、サボニウス式風車、ジヤロミル風車、クロスフロー風車、シロッコファン、ターボファン、ラインファン、又はＳ型風車の少なくともいずれかを有していることを特徴としてもよい。
In addition, in the sand thermal storage type wind power generation device according to the present invention,
The wind turbine may be a horizontal axis wind turbine or a vertical axis wind turbine, and may have at least one of a limit load fan, a turbine type wind turbine, a Bernoulli theorem type wind turbine, a propeller type wind turbine, a cell wing type wind turbine, a multi-blade type wind turbine, a Magnus type wind turbine, a Darrieus type wind turbine, a Savonius type wind turbine, a Gyaromill type wind turbine, a cross-flow wind turbine, a Sirocco fan, a turbo fan, a line fan, or an S-type wind turbine.
また、本発明に係る砂蓄熱式風力発電装置において、
前記風洞前室の風洞前室開口部は蓋部を有し、
前記蓋部は、前記風洞前室の一部を覆い開閉可能に設けられ、
前記風洞前室開口部は、前記風車又は前記風力発電機を設置又は保守点検するとき以外は、前記蓋部により閉められた状態とすることが可能であり、
前記風洞前室は、上側面に風流入口、風流入室、風流入口蓋を有し、
前記風流入口の高さは、外部からの水、砂塵の流入を防止可能に設定されていると共に、前記風流入口の前記風流入口蓋は、風流入量の調節のための開閉を可能とし、必要に応じて外部からの空気が流入可能に設定されており、
前記風洞前室は、側面に風流入口、及び下側面に排水・除塵部を有し、
側面の前記風流入口は、必要に応じて外部から空気の流入を可能とする設定がされており、前記排水・除塵部は、排水、除塵を可能に構成されていることを特徴としてもよい。
In addition, in the sand thermal storage type wind power generation device according to the present invention,
The front wind tunnel chamber opening of the front wind tunnel chamber has a lid portion,
The lid portion is provided to cover a part of the front wind tunnel chamber and be openable and closable,
the wind tunnel front chamber opening can be kept closed by the lid except when the wind turbine or the wind power generator is installed or maintained and inspected;
The front chamber of the wind tunnel has an air inlet, an air inlet chamber, and an air inlet cover on an upper side thereof,
The height of the air inlet is set so as to be able to prevent the inflow of water and dust from the outside, and the air inlet cover of the air inlet can be opened and closed to adjust the amount of air inflow, and is set so as to allow air to flow in from the outside as necessary;
The wind tunnel front chamber has an air inlet on a side surface and a drainage and dust removal section on a lower surface,
The air inlet on the side may be configured to allow air to flow in from the outside as needed, and the drainage/dust removal section may be configured to enable drainage and dust removal.
また、本発明に係る砂蓄熱式風力発電装置において、
前記砂ベース材である前記珪砂、珪砂類を１０００°C以上に加熱し、高温度に蓄熱を可能とすることを特徴としてもよい。
In addition, in the sand thermal storage type wind power generation device according to the present invention,
The sand base material, quartz sand or similar silica sands, may be heated to 1000° C. or higher, allowing heat storage at high temperatures.
また、本発明に係る砂蓄熱式風力発電装置において、
外部より前記砂容器内の前記砂ベース材としての珪砂、珪砂類、又は砂類を含む砂ベース材に蓄熱を可能とする手段として、ヒータによる加熱、
熱交換器としての熱エネルギーを交換する機器による加熱、
熱伝導体としてのアルミニュウム材、アルミニウム合金材、炭化ケイ素材、窒化ガリュウム材、又は銅材等による熱の伝道、
蒸気加熱としての加熱用蒸気パイプによる加熱、
又はドライスチーム加熱する、ことを特徴としてもよい。
In addition, in the sand thermal storage type wind power generation device according to the present invention,
Heating by a heater as a means for storing heat in the sand base material including silica sand, silica sands, or sands as the sand base material in the sand container from the outside;
Heating by devices that exchange thermal energy as heat exchangers,
Conduction of heat through thermal conductors such as aluminum, aluminum alloy, silicon carbide, gallium nitride, or copper.
Heating by steam pipes for heating as steam heating,
Alternatively, the method may be characterized in that the heating is performed with dry steam.
また、本発明に係る砂蓄熱式風力発電装置において、
外部に電力の出力を必要としない場合には、
前記風流入口の前記風流入口蓋を閉じることにより、前記砂ベース材は熱エネルギーの蓄熱がより多く増加されて、前記風洞内の空気の温度はより高温に上昇されていることを特徴としてもよい。
In addition, in the sand thermal storage type wind power generation device according to the present invention,
If you do not need to output power to an external device,
It may be characterized in that by closing the air inlet cover of the air inlet, the thermal energy storage of the sand base material is increased, and the temperature of the air in the wind tunnel is increased to a higher temperature.
また、本発明に係る砂蓄熱式風力発電装置において、
前記熱エネルギーを蓄熱する前記砂容器の外面は、断熱スチール、断熱コンクリート、断熱セメント等による、断熱の良い材料を用い、
前記熱エネルギーを蓄熱する前記砂容器の内面は、熱伝導体としてのアルミニュウム材、アルミニウム合金材、炭化ケイ素材、窒化ガリュウム材、又は銅材等による、熱熱伝道の良い材料を用いることを特徴としてもよい。
In addition, in the sand thermal storage type wind power generation device according to the present invention,
The outer surface of the sand container for storing the thermal energy is made of a material with good insulation such as insulating steel, insulating concrete, insulating cement, etc.
The inner surface of the sand container, which stores the thermal energy, may be characterized by using a material with good thermal conductivity, such as aluminum, aluminum alloy, silicon carbide, gallium nitride, or copper, as a thermal conductor.
また、本発明に係る砂蓄熱式風力発電装置において、前記砂ベース材は、
風力発電、太陽光発電、地熱発電、火力発電、水力発電、原子力発電などによる電力を、ヒータによる加熱、熱伝導体による加熱、熱交換器による加熱、蒸気配管による温熱加熱、又はドライスチーム加熱にて行い、
熱エネルギーを持った前記砂ベース材を断熱コンクリート製の前記砂容器に貯蔵され、
電力需要が高い時に、前記熱エネルギーを、前記風力発電機、前記熱交換器、又は前記熱伝導体により外部に電力を出力可能とすることを、特徴としてもよい。
In addition, in the sand thermal storage type wind power generation device according to the present invention, the sand base material is
Electricity from wind, solar, geothermal, thermal, hydroelectric, and nuclear power plants is used for heating by heaters, heat conductors, heat exchangers, steam pipes, or dry steam heating.
The sand base material having thermal energy is stored in the sand container made of insulating concrete;
The present invention may be characterized in that, when the demand for electricity is high, the thermal energy can be output as electricity to the outside by the wind power generator, the heat exchanger, or the thermal conductor.
また、本発明に係る砂蓄熱式風力発電装置において、
上昇気流による風量Ｑは、前記風洞の高さＨと・前記風洞内の空気の内外温度差Ｔとの積の平方根値と、前記風洞の開口部の実行面積Ａ、との積に関連して扱われることと、前記風洞内の空気の内外温度差があると、前記風洞内の空気の密度差が生じ、これによって、内外圧力差が生ずることによって、上昇気流が生ずることにあることを特徴としてもよい。
In addition, in the sand thermal storage type wind power generation device according to the present invention,
The air volume Q of the ascending air current may be treated in relation to the product of the square root of the product of the height H of the wind tunnel and the temperature difference T between the inside and outside of the air in the wind tunnel and the effective area A of the opening of the wind tunnel, and when there is a temperature difference between the inside and outside of the air in the wind tunnel, a density difference occurs in the air in the wind tunnel, which creates a pressure difference between the inside and outside, thereby generating an ascending air current.
また、本発明に係る砂蓄熱式風力発電装置において、
前記リミットロードファンの方式として、リミットロードファンは、遠心式の送風機の一種で、シロッコファンとターボファンの中間的な特性をもち、
リミットロードファンは、羽根車のブレード形状により２タイプがあり、
ＬＬＡ型：ブレード形状が翼型を採用しているので、低騒音で高効率であり、
ＬＬＢ型：ブレード形状が平板を採用しているので、高温や湿気に強く、耐食性があり、
リミットロードファンは軸動力が一定の値を超えないことを特徴とし、
過負荷が起きないとともに、高い静圧効率が得られ、
本発明において風力発電は、風洞の風速が変動すると、発電量も変動し、過負荷に耐えるためには、リミットロードファンのような軸動力が一定の送風機が適していて、リミットロードファンは、風量や風圧が変化しても、軸動力は一定の値を超えない、これにより、風車、及び風力発電機に過負荷がかからず、安定した発電が可能であり、また、リミットロードファンは、高い静圧効率を持っていて、静圧効率とは、送風機の入力エネルギーと、出力エネルギーの比率であり、静圧効率が高いほど、送風機の性能が良いと言えることを特徴としてもよい。
なお、シロッコファンとは多翼送風機とも呼ばれる。回転方向に対して多数の羽根が取り付けられている送風機のことです。縦長の細長い板状の羽根が筒状に取り付けられており、この羽根を回転させることで空気を吸い込んで排気します。
In addition, in the sand thermal storage type wind power generation device according to the present invention,
Regarding the type of the limit load fan, the limit load fan is a type of centrifugal fan with intermediate characteristics between a centrifugal fan and a turbo fan.
There are two types of limit load fans, depending on the impeller blade shape:
LLA type: The blades are wing-shaped, making it quiet and highly efficient.
LLB type: The blade shape is flat, so it is resistant to high temperatures and humidity, and is corrosion resistant.
The limit load fan is characterized by the fact that the shaft power does not exceed a certain value.
No overload occurs and high static pressure efficiency is achieved.
In the present invention, when wind power generation fluctuates due to fluctuations in the wind speed in the wind tunnel, the amount of power generated also fluctuates. In order to withstand overload, a blower with a constant axial power such as a limit load fan is suitable. With a limit load fan, even if the air volume or wind pressure changes, the axial power does not exceed a certain value. This prevents overload on the wind turbine and wind generator, enabling stable power generation. Furthermore, a limit load fan has a high static pressure efficiency. The static pressure efficiency is the ratio of the input energy to the output energy of a blower. The higher the static pressure efficiency, the better the performance of the blower.
A centrifugal fan is also known as a multi-blade fan. It is a fan with many blades attached in the direction of rotation. The long, thin, plate-like blades are attached in a cylindrical shape, and the fan draws in and exhausts air by rotating the blades.
また、本発明に係る砂蓄熱式風力発電装置において、
水平軸風車は、変化する風向きに対し平行であり続けなければならない、
揚力型として、プロペラ風車、リボン型風車があり、抗力型として、多翼型風車、セルウイング風車、かぜくるま型風車、オランダ型風車があり、
垂直軸風車は、揚力型としてダリウス風車、ジャイロミル風車があり、抗力型として、サボニウス風車、クロスフロー風車、S型風車、パトル型風車があり、垂直軸風車は、風向きに対し、回転軸が垂直な風車があり、通常、回転軸が地面に対し垂直になるよう設置し、そうすれば常に回転軸に対し直角に風が吹くため、方向制御が必要なく、なお、ダリウス風車は、翼に働く遠心力が引っ張り応力として働く形状としたものであり、また、翼のピッチは固定されていて、また、ジャイロミル風車（Ｈダリウス風車、直線ダリウス風車）は、直線翼とすることにより可変ピッチを可能とし、微風でも起動しやすくしたものであることを特徴としてもよい。
In addition, in the sand thermal storage type wind power generation device according to the present invention,
Horizontal axis wind turbines must remain parallel to the changing wind direction.
The lift type includes the propeller windmill and ribbon type windmill, while the drag type includes the multi-blade windmill, cell wing windmill, kazekuruma type windmill, and Dutch type windmill.
Vertical axis wind turbines include the Darrieus wind turbine and the Gyromill wind turbine as lift type, and the Savonius wind turbine, the Crossflow wind turbine, the S-type wind turbine, and the Patel type wind turbine as drag type. The vertical axis wind turbine has a rotation axis perpendicular to the wind direction, and is usually installed so that the rotation axis is perpendicular to the ground. In this case, the wind always blows at a right angle to the rotation axis, so directional control is not necessary. The Darrieus wind turbine is shaped so that the centrifugal force acting on the blades acts as a tensile stress, and the blade pitch is fixed. The Gyromill wind turbine (H Darrieus wind turbine, straight Darrieus wind turbine) can be characterized by having straight blades, which allows for variable pitch and makes it easy to start even in a light breeze.
また、本発明に係る砂蓄熱式風力発電装置において、
前記風車の前記垂直軸型風車の例として、
同心円軸上に回転軸を有する揚力型風車と抗力型風車を備えた垂直軸型風車に関して、揚力型風車と抗力型風車を備えており、マグナス効果に加え、表面効果も利用することで高トルクを生み出すことができるため、小型であるにも拘わらず高い回転効率を実現することができる垂直軸型風車であることを特徴としてもよい。
In addition, in the sand thermal storage type wind power generation device according to the present invention,
As an example of the vertical axis wind turbine of the wind turbine,
Regarding a vertical axis wind turbine equipped with a lift type wind turbine and a drag type wind turbine having rotating axes on a concentric axis, the vertical axis wind turbine is equipped with a lift type wind turbine and a drag type wind turbine, and can generate high torque by utilizing the surface effect in addition to the Magnus effect, so that it can be characterized as a vertical axis wind turbine that can achieve high rotational efficiency despite its small size.
また、本発明に係る砂蓄熱式風力発電装置において、
前記風洞の前記風洞前室に前記風車と、風車に接続されて駆動される前記風力発電機を複数台設置可能とすることが出来る。また、前記風洞の周辺に複数の前記風洞前室を設け、前記風車に接続されて駆動される前記風力発電機を複数台設置可能とすることが出来ることを特徴としてもよい。
In addition, in the sand thermal storage type wind power generation device according to the present invention,
The wind turbine and the wind power generator connected to the wind turbine for operation can be installed in the wind tunnel front chamber of the wind tunnel. Also, a plurality of the wind tunnel front chambers may be provided around the wind tunnel, and a plurality of the wind power generators connected to the wind turbine for operation can be installed.
なお、前記軸流風車、前記軸流タービン型風車が設置される場合は、前記風洞の側壁の形状は略円筒形状とする。 When the axial flow wind turbine or axial flow turbine type wind turbine is installed, the side wall of the wind tunnel is approximately cylindrical in shape.
また、本発明に係る砂蓄熱式風力発電装置において、
前記砂容器の外壁は、放熱面当たりの重量と保熱のために断熱材をどのように入れるかなどで変わってくる。石を蓄熱、放熱させる場合、蓄熱をした熱エネルギーは、かなりのピーク時タイムラグとピークエネルギー減衰を伴って放熱される。
In addition, in the sand thermal storage type wind power generation device according to the present invention,
The outer wall of the sand container varies depending on the weight per heat dissipation surface and how the heat insulating material is inserted to retain heat. When storing and dissipating heat in stones, the stored heat energy is dissipated with a significant peak time lag and peak energy decay.
また、珪砂、砂類として乾燥した前記砂ベース材を構成することを特徴としてもよい。 The sand base material may also be formed by drying silica sand or other sand.
本発明は砂蓄熱式風力発電装置として、珪砂、珪砂類、又は砂類を含む砂ベース材は、
余剰電力など外部電力からのヒータによる加熱、熱交換器による加熱、熱伝導体による加熱、温熱加熱、ドライスチーム加熱、太陽光加熱等により熱エネルギーとして蓄熱されていて、
外部に電力を必要とする場合の電力需要時に、前記砂ベース材に蓄熱された熱エネルギーによって、前記風洞内の空気の温度が上昇することにより生じる前記風洞内の空気の内外温度差と、前記風洞の開口部の位置の高低差と、前記風洞の開口部の実効面積とに関係する空気量の上昇気流が流れ、風車の駆動に作用し、前記風車により駆動される前記風力発電機により発電するように構成されている。
The present invention relates to a sand thermal storage type wind power generation device, and the sand base material containing silica sand, silica sands, or sands is:
Heat is stored as thermal energy through heating with a heater from external electricity such as surplus electricity, heating with a heat exchanger, heating with a thermal conductor, thermal heating, dry steam heating, solar heating, etc.
When there is an external demand for electricity, the thermal energy stored in the sand base material causes the temperature of the air in the wind tunnel to rise, resulting in an updraft of air of a volume related to the temperature difference between the inside and outside of the air in the wind tunnel, the elevation difference of the position of the opening of the wind tunnel, and the effective area of the opening of the wind tunnel, which acts to drive the wind turbine and generates electricity using the wind power generator driven by the wind turbine.
以下、本発明の各実施するための形態を説明する。 The following describes each embodiment of the present invention.
文献によれば、太陽光や風力といった断続的な再生可能エネルギーを有効活用するには、優れたエネルギー貯蔵技術が重要となる。太陽光や風力による余剰電力でヒータを動かして、蓄熱材料の珪砂を１２００℃まで加熱し、熱エネルギーを持った砂を断熱コンクリート製の前記砂容器に貯蔵する。電力需要が高い時は、砂を熱交換器からの出力し、電力を生成し、電気料金が安い時に再び前記砂ベース材加熱してエネルギーを蓄える。
システムのベースラインは、最大２万6０００ＭＷｈの熱エネルギーを貯蔵するとしている。このシステムには、低コスト、高効率、安全性という強みがある。
また、珪砂は不活性材料のため、大規模エネルギーの長期保存に適している。設置場所にも特別な制約がなく、至る所の空き地、高地、寒冷地など設置可能であり、貯蔵容量の変更も比較的容易である。再生可能電力を熱に変換することで、脱炭素化も可能になるとしている。
According to the literature, to effectively utilize intermittent renewable energy such as solar and wind power, excellent energy storage technology is important. Surplus electricity from solar and wind power is used to operate a heater, which heats up the thermal storage material, silica sand, to 1200°C, and the sand with thermal energy is stored in the sand container made of insulated concrete. When the demand for electricity is high, the sand is output from the heat exchanger to generate electricity, and when electricity rates are low, the sand base material is heated again to store energy.
The baseline system is said to store up to 26,000 MWh of thermal energy. The system has the advantages of low cost, high efficiency and safety.
In addition, because silica sand is an inert material, it is suitable for long-term storage of large amounts of energy. There are no special restrictions on the installation location, and it can be installed anywhere, in vacant lots, at high altitudes, or in cold regions, and it is relatively easy to change the storage capacity. It is said that decarbonization is also possible by converting renewable electricity into heat.
また、前記砂ベース材を蓄熱、放熱させる場合、蓄熱をした熱エネルギーは、かなりのピーク時タイムラグとピークエネルギー減衰を伴って放熱されている。放熱面当たりの重量と保熱のために断熱材をどのように入れるかなどで変わる。例えば、無垢の大理石の例として、厚さ１０ｃｍに積んだものの片面を暖めると、大雑把に言って反対面から放熱のピークは凡そ７時間ぐらいのタイムラグを伴って表れる。この場合の減衰率は、断熱材なしの場合、ピーク入力熱エネルギーの５０％弱程度になるとされている。 In addition, when the sand-based material stores and releases heat, the stored thermal energy is released with a significant peak time lag and peak energy decay. This varies depending on factors such as the weight per heat-dissipating surface and how insulation is inserted to retain heat. For example, if one side of a 10cm-thick pile of solid marble is heated, roughly speaking the peak heat release from the other side will occur with a time lag of about 7 hours. In this case, the decay rate is said to be just under 50% of the peak input thermal energy if there is no insulation.
以下に、本発明は、砂ベース材の大容量の熱エネルギーを貯蔵することが可能であることを利用した風力発電装置について詳しく説明する。 Below, the present invention provides a detailed explanation of a wind power generation device that takes advantage of the ability of sand-based materials to store large amounts of thermal energy.
本発明に係る砂蓄熱式風力発電装置において、
上昇気流による風量Ｑは、前記風洞の高さＨと・前記風洞内の空気の内外温度差Ｔとの積の平方根値と、前記風洞の開口部の実行面積Ａ、との積に関連して扱われることと、前記風洞内の空気の内外温度差があると、前記風洞内の空気の密度差が生じ、これによって、内外圧力差が生ずることによって、上昇気流が生ずることにあることを特徴としてもよい。また、本発明に係る熱エネルギーを蓄熱する珪砂、珪砂類、又は砂類を含む砂ベース材は、乾燥した前記砂ベース材を構成する。
In the sand thermal storage type wind power generation device according to the present invention,
The air volume Q of the ascending air current is treated in relation to the product of the square root value of the product of the height H of the wind tunnel and the temperature difference T between the inside and outside of the air in the wind tunnel and the effective area A of the opening of the wind tunnel, and when there is a temperature difference between the inside and outside of the air in the wind tunnel, a density difference occurs in the wind tunnel, which causes a pressure difference between the inside and outside of the air, thereby generating an ascending air current. In addition, the sand-based material containing silica sand, silica sands, or sands that store thermal energy according to the present invention constitutes the dried sand-based material.
本発明の一実施例として、前記砂蓄熱式風力発電装置Ｗは製品構成としての概念図１と、概念図２を示す。
本発明に係る砂蓄熱式風力発電装置Ｗにおいて、
珪砂、珪砂類、又は砂類を含む砂ベース材３と、
上部開口部４と下部開口部５を有する風洞６と、
前記風洞６の側壁の周囲に配置され、
前記砂ベース材３を収納した砂容器１と、砂容器設置部２と、
風流入口７１を有すると共に、前記風洞６に接続された風洞前室９と、
前記風洞６内及び／又は前記風洞前室９内に設置された風車８、８１、８５、又は８６と、前記風車に接続されて駆動される風力発電機１０、１１、１５、又は１６と、を備え、
前記砂ベース材３は、余剰電力など外部電力からのヒータ１８による加熱、熱伝導体による加熱、熱交換器１７による加熱、蒸気配管による温熱加熱、ドライスチーム加熱、又は太陽光照射加熱のうち少なくともいずれかの加熱により得られた熱エネルギーとして蓄熱されており、
外部に電力を必要とする場合に、前記砂ベース材３に蓄熱された熱エネルギーによって、前記風洞６内の空気の温度上昇によることにより生じる、前記風洞６内の空気の内外温度差と、前記風洞６の開口部４、５の位置の高低差と、前記風洞６の開口部４、５の実効面積と、に関係する空気量の上昇気流によって、前記風車が駆動され、前記風車と連動し駆動される前記風力発電機により、発電を行うことを特徴とする砂蓄熱式風力発電装置Ｗである。
なお、外部に電力の出力を必要としない場合には、前記風流入口７１の前記風流入口蓋７３を閉じることにより、前記砂ベース材３は熱エネルギーの蓄熱がより多く増加されて、前記風洞６内の空気の温度はより高温に上昇されていることを特徴とする。
As an embodiment of the present invention, the sand thermal storage type wind power generating device W is shown in conceptual diagram 1 and conceptual diagram 2 as a product configuration.
In the sand thermal storage type wind power generation device W according to the present invention,
A sand base material 3 including silica sand, silica sands, or sands;
a wind tunnel 6 having an upper opening 4 and a lower opening 5;
Located around the side wall of the wind tunnel 6,
A sand container 1 containing the sand base material 3, a sand container installation section 2,
a wind tunnel front chamber 9 having an air inlet 71 and connected to the wind tunnel 6;
A wind turbine 8, 81, 85, or 86 installed in the wind tunnel 6 and/or the wind tunnel front chamber 9, and a wind power generator 10, 11, 15, or 16 connected to and driven by the wind turbine,
The sand base material 3 is stored as heat energy obtained by at least one of heating methods selected from the group consisting of heating by a heater 18 from external power such as surplus power, heating by a thermal conductor, heating by a heat exchanger 17, warm heating by a steam pipe, dry steam heating, and solar radiation heating.
When electricity is required externally, the wind turbine is driven by an updraft of air related to the temperature difference between the inside and outside of the air in the wind tunnel 6, which is caused by the thermal energy stored in the sand base material 3 causing the temperature of the air in the wind tunnel 6 to rise, the elevation difference between the positions of the openings 4 and 5 of the wind tunnel 6, and the effective area of the openings 4 and 5 of the wind tunnel 6, and the wind generator driven in conjunction with the wind turbine to generate electricity.This is a sand heat storage type wind power generation device W.
In addition, when there is no need to output electric power to the outside, by closing the air inlet lid 73 of the air inlet 71, the thermal energy storage of the sand base material 3 is increased, and the temperature of the air in the air tunnel 6 is raised to a higher temperature.
また、本発明の一実施例として、本発明に係る砂蓄熱式風力発電装置Ｗにおいて、
前記砂ベース材３は、前記風力発電機１０、１１、１５、又は１６により発生する電力のヒータ１８による加熱、余剰電力など外部電力からのヒータ１８による加熱、熱伝導体による加熱、熱交換器１７による加熱、蒸気配管による温熱加熱、ドライスチーム加熱、又は太陽光照射加熱のうち少なくともいずれかの加熱により得られた熱エネルギーとして蓄熱されており、
外部に電力を必要とする場合に、前記砂ベース材３に蓄熱された熱エネルギーを、前記熱交換器１７、又は熱伝導体により外部に出力可能に構成されていることを、備えることを特徴とする、砂蓄熱式風力発電装置Ｗである。
As an embodiment of the present invention, in a sand thermal storage type wind power generation device W according to the present invention,
The sand base material 3 is stored as heat energy obtained by at least one of heating methods selected from the group consisting of heating by a heater 18 using electric power generated by the wind power generators 10, 11, 15, or 16, heating by a heater 18 using external electric power such as surplus electric power, heating by a thermal conductor, heating by a heat exchanger 17, warm heating by a steam pipe, dry steam heating, and solar radiation heating.
This sand heat storage type wind power generation device W is characterized in that, when external electricity is required, the thermal energy stored in the sand base material 3 can be output to the outside via the heat exchanger 17 or a thermal conductor.
また、本発明の一実施例として、記風車８、８１は水平軸風車であり、
又前記風車８５、８６は垂直軸風車であり、リミットロードファン、タービン式風車、ベルヌーイ定理式風車、プロペラ式風車、セルウイング式風車、多翼型風車、マグナス式風車、ダリウス式風車、サボニウス式風車、ジヤロミル風車、クロスフロー風車、シロッコファン、ターボファン、ラインファン、又はＳ型風車の少なくともいずれかを有していることを特徴とする、砂蓄熱式風力発電装置Ｗである。
尚又、風の流入方向により、風車８６と風力発電機１６の回転軸から前記リミットロードファン等に適している。
In one embodiment of the present invention, the wind turbines 8 and 81 are horizontal axis wind turbines,
The wind turbines 85, 86 are vertical axis wind turbines, and are characterized in that they have at least one of a limit load fan, a turbine wind turbine, a Bernoulli theorem wind turbine, a propeller wind turbine, a cell wing wind turbine, a multi-blade wind turbine, a Magnus wind turbine, a Darrieus wind turbine, a Savonius wind turbine, a Gyaromill wind turbine, a cross-flow wind turbine, a Sirocco fan, a turbo fan, a line fan, or an S-type wind turbine.
Furthermore, depending on the direction of wind inflow, the limit load fan or the like is suitable for the rotation shaft of the wind turbine 86 and the wind power generator 16.
また、本発明の一実施例として、本発明に係る砂蓄熱式風力発電装置Ｗにおいて、
砂容器１と、砂容器設置部２があって、珪砂、珪砂類、又は砂類を含む砂ベース材３と、前記砂ベース材３を収納した砂容器１と、風流入口７１を有すると共に、前記風洞６に接続され、前記風洞６が延伸する上部方向と、交差する方向に延伸する風洞前室9と、
又は、基礎面から垂直方向に設置した上部開口部4と下部開口部５を有する風洞６と、
前記風洞６の側壁の周囲に配置され、前記砂ベース材３を収納した砂容器１と、
前記風洞6に接続され基礎面から水平方向に延伸し設置した風洞前室９と、
及び、風流入口７１と、風流入室７２とを有する。
As an embodiment of the present invention, in a sand thermal storage type wind power generation device W according to the present invention,
The apparatus includes a sand container 1, a sand container installation section 2, a sand base material 3 containing silica sand, silica sands, or sands, a sand container 1 containing the sand base material 3, a wind tunnel front chamber 9 having an air inlet 71, connected to the wind tunnel 6, and extending in a direction intersecting the upper direction in which the wind tunnel 6 extends,
Or, a wind tunnel 6 having an upper opening 4 and a lower opening 5 installed vertically from the foundation surface;
A sand container 1 arranged around the side wall of the wind tunnel 6 and containing the sand base material 3;
A wind tunnel front chamber 9 connected to the wind tunnel 6 and extending horizontally from the base surface;
It also has an air inlet 71 and an air inlet chamber 72 .
また、本発明の一実施例として、本発明に係る砂蓄熱式風力発電装置Ｗにおいて、
前記風洞前室９の風洞前室開口部１３、１４は蓋部を有し、
前記蓋部は、前記風洞前室９の一部を覆い開閉可能に設けられ、
前記風洞前室開口部１３、１４は、前記風車８１、８５、又は８６、及び又は前記風力発電機１１、１５、又は１６を設置又は保守点検するとき以外は、前記蓋部により閉められた状態とすることが可能であり、
前記風洞前室９は、上側面に風流入口７１、風流入室７２、風流入口蓋７３を有し、
前記風流入口７１の高さは、外部からの水、砂塵の流入を防止可能に設定されていると共に、前記風流入口７１の前記風流入口蓋７３は、風流入量の調節のための開閉を可能とし、必要に応じて外部からの空気が流入可能に設定されており、
前記風洞前室９は、前記風洞前室開口部１４側面に風流入口、及び下側面に排水・除塵部１２を有し、前記側面の前記風流入口は、必要に応じて外部から空気の流入を可能とする設定がされており、
前記排水・除塵部１２は、排水、除塵を可能に構成されていることを特徴とする、砂蓄熱式風力発電装置Ｗである。
なお、前記風車８１、８５、又は８６、及び前記風力発電機１１、１５、又は１６を設置又は保守点検するときは、風洞前室９の上側面全体を取り外し可能に構成することもできる。
As an embodiment of the present invention, in a sand thermal storage type wind power generation device W according to the present invention,
The front air tunnel chamber openings 13 and 14 of the front air tunnel chamber 9 have lids,
The lid portion is provided to cover a part of the front wind tunnel chamber 9 and be openable and closable.
The wind tunnel front chamber openings 13, 14 can be closed by the lids except when the wind turbines 81, 85, or 86 and/or the wind power generators 11, 15, or 16 are installed or maintained.
The wind tunnel front chamber 9 has an air inlet 71, an air inlet chamber 72, and an air inlet cover 73 on the upper side.
The height of the air inlet 71 is set so as to be able to prevent the inflow of water and dust from the outside, and the air inlet cover 73 of the air inlet 71 is set so as to be able to be opened and closed in order to adjust the amount of air inflow, and so as to allow air to flow in from the outside as necessary.
The wind tunnel front chamber 9 has an air inlet on a side of the wind tunnel front chamber opening 14 and a drainage and dust removal section 12 on a lower side, and the air inlet on the side is set to allow air to flow in from the outside as necessary,
The drainage and dust removal section 12 of the sand thermal storage type wind power generation device W is characterized in that it is configured to be capable of drainage and dust removal.
When installing or maintaining the wind turbine 81, 85, or 86 and the wind power generator 11, 15, or 16, the entire upper side surface of the wind tunnel front chamber 9 can be configured to be removable.
また、本発明の一実施例として、前記風洞６の前記風洞前室９に、前記風車８１、８５、又は８６に接続されて駆動される前記風力発電機１１、１５、又は１６を複数台設置可能とすることが出来る。また、前記風洞６の周辺に前記風洞前室９を複数設けることが出来る（図示省略）。 Furthermore, as an embodiment of the present invention, it is possible to install a plurality of the wind power generators 11, 15, or 16 connected to and driven by the wind turbines 81, 85, or 86 in the wind tunnel anterior chamber 9 of the wind tunnel 6. In addition, it is possible to provide a plurality of the wind tunnel anterior chambers 9 around the wind tunnel 6 (not shown).
また、本発明の一実施例として、本発明に係る砂蓄熱式風力発電装置Ｗにおいて、前記砂容器１は、横断面外形形状が略円形、略楕円形、略半円形、略三日月形半円形、略三角形、略四角形、又は多角形の形状を有することを特徴することができる。 Furthermore, as one embodiment of the present invention, in the sand thermal storage type wind power generation device W of the present invention, the sand container 1 can be characterized in that the cross-sectional outer shape has a substantially circular, substantially elliptical, substantially semicircular, substantially crescent semicircular, substantially triangular, substantially rectangular, or polygonal shape.
また、本発明の一実施例として、前記風車８、又は８１は、水平軸型風車の例として、プロペラ式風車、タービン式風車、ベルヌーイ定理式風車、リボン型風車。抗力型として、セルウイング風車、多翼型風車等、オランダ型風車、風車型風車等を有して、前記風車を駆動し、前記風車により駆動される前記風力発電機１０、又は１１にて、発電を行うことを特徴とする、砂蓄熱式風力発電装置Ｗである。 In one embodiment of the present invention, the windmill 8 or 81 is a horizontal axis windmill, and examples of the windmill include a propeller windmill, a turbine windmill, a Bernoulli theorem windmill, and a ribbon windmill. As a drag type, a cell wing windmill, a multi-blade windmill, a Dutch windmill, a windmill type windmill, etc. are included. This is a sand thermal storage wind power generation device W, which drives the windmill and generates electricity with the wind power generator 10 or 11 driven by the windmill.
また、本発明の一実施例として、前記風車８５、又は８６は垂直軸型風車の例として、揚力型として、ダリウス式風車、ジヤロミル風車。抗力型として、クロスフロー風車、サボニウス式風車、マグナス式風車、バトル風車、S型風車等を有して、前記風車を駆動し、前記風力発電機１５、又は１６にて発電を行うことを特徴とする、前記砂蓄熱式風力発電装置Ｗである。 In one embodiment of the present invention, the windmill 85 or 86 is an example of a vertical axis windmill, and the windmill 85 or 86 is a Darrieus windmill or a Gyaromyel windmill as a lift type, and the windmill 85 or 86 is a crossflow windmill, a Savonius windmill, a Magnus windmill, a Battle windmill, an S-type windmill, or the like as a drag type. The sand thermal storage wind power generation device W is characterized in that it drives the windmill and generates electricity with the wind power generator 15 or 16.
なお、前記風車８５、又は８６の前記垂直軸型風車の例として、同心円軸上に回転軸を有する揚力型風車と抗力型風車を備えた垂直軸型風車に関する。揚力型風車と抗力型風車を備えており、マグナス効果に加え、表面効果も利用することで高トルクを生み出すことができるため、小型であるにも拘わらず高い回転効率を実現することができる垂直軸型風車に関する。 Incidentally, as an example of the vertical axis type wind turbine of the wind turbine 85 or 86, a vertical axis type wind turbine equipped with a lift type wind turbine and a drag type wind turbine whose rotation axis is on a concentric axis is concerned. The vertical axis type wind turbine equipped with a lift type wind turbine and a drag type wind turbine can generate high torque by utilizing the surface effect in addition to the Magnus effect, and therefore can achieve high rotational efficiency despite its small size.
本発明は、熱エネルギーとして砂ベース材３の蓄熱であり、風車８、８１、８５、又は８６、及び風力発電機１０、１１、又は１６は、前記風洞6、及び風洞前室９内にあるため損傷が少なく、落雷等の被害に遭いにくく、交換頻度が少なく、また蓄熱する材料費は安価であり、建設費・維持費が安い。
また、前記風洞６内の風速は弱風から発電が可能であり、設置場所は需要地に隣接して設置可能であり、送電コストの低減に役立つことが可能である。
発電量に対して投資金額が少ない等の特徴を有し、効果的に実施し得ることが可能である。
The present invention stores thermal energy in a sand-based material 3, and since the wind turbines 8, 81, 85, or 86 and the wind power generators 10, 11, or 16 are located within the wind tunnel 6 and wind tunnel anterior chamber 9, they are less susceptible to damage from lightning strikes and the like, require less frequent replacement, and the cost of materials for storing heat is low, making construction and maintenance costs low.
Furthermore, power can be generated even with a weak wind speed inside the wind tunnel 6, and the installation site can be adjacent to a demand area, which can help reduce power transmission costs.
It has features such as a small investment amount relative to the amount of power generated, and can be implemented effectively.
１ 砂容器
２ 砂容器設置部
３ 砂ベース材
４ 上部開口部
５ 下部開口部
６ 風洞
７１ 風流入口
７２ 風流入室
７３ 風流入口蓋
８、８１、８５、８６ 風車
９ 風洞前室
１０、１１、１５、１６ 風力発電機
１２ 排水・除塵部
１３、１４ 風洞前室開口部
１７ 熱交換器
１８ ヒータ
REFERENCE SIGNS LIST 1 Sand container 2 Sand container installation section 3 Sand base material 4 Upper opening 5 Lower opening 6 Wind tunnel 71 Wind inlet 72 Wind inlet chamber 73 Wind inlet cover 8, 81, 85, 86 Wind turbine 9 Wind tunnel front chamber 10, 11, 15, 16 Wind power generator 12 Drainage and dust removal section 13, 14 Wind tunnel front chamber opening 17 Heat exchanger 18 Heater
Claims (3)
上部開口部と下部開口部を有する風洞と、
前記風洞の側壁の周囲に配置され、前記砂ベース材を収納した砂容器と、
前記砂ベース材内に配置され、前記風力発電装置の外部から前記砂ベース材を加熱するように構成された加熱手段と、
風流入口を有すると共に、前記風洞に接続された風洞前室と、
前記風洞内及び／又は前記風洞前室に設置された風車と、
前記風車によって駆動され、前記風洞前室に設置された風力発電機と、を備え、
前記砂ベース材内の前記加熱手段は、余剰電力を含む外部で発電された電力からのヒータ、熱伝導体、又は熱交換器、蒸気配管、若しくはドライスチームを含み、
前記砂ベース材には、前記加熱手段による加熱により得られた熱エネルギーとして蓄熱されており、
前記風洞前室に設置された前記風力発電機を設置又は保守点検が可能であり、
前記風力発電装置の外部に電力を必要とする場合に、前記砂ベース材に蓄熱された熱エネルギーによって、前記風洞内の空気の温度上昇によることにより生じる、前記風洞内の空気の内外温度差と、前記風洞の開口部の位置の高低差と、前記風洞の開口部の実効面積と、に関係する空気量の上昇気流によって、前記風車が駆動され、前記風車と連動し駆動される前記風力発電機により、発電を行うことを特徴とする砂蓄熱式風力発電装置。 A wind power generation device, comprising: a sand base material including sand;
a wind tunnel having an upper opening and a lower opening;
a sand container disposed around a side wall of the wind tunnel and containing the sand base material;
heating means arranged in the sand-based material and configured to heat the sand-based material from outside the wind power plant;
a wind tunnel front chamber having a wind inlet and connected to the wind tunnel;
A wind turbine installed in the wind tunnel and/or the wind tunnel front chamber;
a wind power generator driven by the wind turbine and installed in the wind tunnel front chamber ;
the heating means within the sand base material includes a heater, a heat conductor, or a heat exchanger, steam lines, or dry steam from externally generated electricity, including excess electricity;
The sand base material stores heat energy obtained by heating with the heating means ,
The wind power generator installed in the wind tunnel front chamber can be installed or maintained and inspected;
When electricity is needed outside the wind power generation device , the windmill is driven by an updraft of air related to the temperature difference between the inside and outside of the air in the wind tunnel, which is caused by the thermal energy stored in the sand base material causing the temperature of the air in the wind tunnel to rise, the elevation difference of the position of the opening of the wind tunnel, and the effective area of the opening of the wind tunnel, and the wind generator driven in conjunction with the windmill, generating electricity.
前記蓋部は、前記風洞前室の一部を覆い開閉可能に設けられ、
前記風洞前室開口部は、前記風車又は前記風力発電機を設置又は保守点検するとき以外は、前記蓋部により閉められた状態とすることが可能であり、
前記風洞前室は、上側面に風流入口、風流入室、風流入口蓋を有し、
前記風流入口の高さは、外部からの水、砂塵の流入を防止可能に設定されていると共に、前記風流入口の前記風流入口蓋は、風流入量の調節のための開閉を可能とし、必要に応じて外部からの空気が流入可能に設定されており、
前記風洞前室は、側面に風流入口、及び下側面に排水・除塵部を有し、
側面の前記風流入口は、必要に応じて外部から空気の流入を可能とする設定がされており、
前記排水・除塵部は、排水、除塵を可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の砂蓄熱式風力発電装置。
The front wind tunnel chamber opening of the front wind tunnel chamber has a lid portion,
The lid portion is provided to cover a part of the front wind tunnel chamber and be openable and closable,
the wind tunnel front chamber opening can be kept closed by the lid except when the wind turbine or the wind power generator is installed or maintained and inspected;
The front chamber of the wind tunnel has an air inlet, an air inlet chamber, and an air inlet cover on an upper side thereof,
The height of the air inlet is set so as to be able to prevent the inflow of water and dust from the outside, and the air inlet cover of the air inlet can be opened and closed to adjust the amount of air inflow, and is set so as to allow air to flow in from the outside as necessary;
The wind tunnel front chamber has an air inlet on a side surface and a drainage and dust removal section on a lower surface,
The air inlet on the side is set to allow air to flow in from the outside as needed,
2. The sand thermal storage type wind power generation apparatus according to claim 1, wherein the drainage and dust removal section is configured to be capable of draining water and removing dust.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP7507523B1 true JP7507523B1 (en) | 2024-06-28 |
Family
ID=
Citations (7)
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| JP2003286936A (en) | 2002-03-28 | 2003-10-10 | Ko Yamaguchi | Rotary vane type darrieus type wind power generator |
| CN1766309A (en) | 2005-10-20 | 2006-05-03 | 河北农业大学 | High efficiency solar electricity generator |
| JP2007046520A (en) | 2005-08-09 | 2007-02-22 | Toyo Ceramics Kk | Wind power generation device |
| CN101877561A (en) | 2010-04-02 | 2010-11-03 | 武汉市天下春商贸有限公司 | Solar energy comprehensive utilization system |
| CN202258061U (en) | 2011-10-21 | 2012-05-30 | 生爱菊 | Experiment teaching aid for simulating wind power generation |
| JP2015004277A (en) | 2013-06-19 | 2015-01-08 | 株式会社落雷抑制システムズ | Wind turbine generator |
| CN107101314A (en) | 2017-01-05 | 2017-08-29 | 潍坊工商职业学院 | A kind of intelligent ecological saves passive room |
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