JP2005083327A

JP2005083327A - 複合発電装置

Info

Publication number: JP2005083327A
Application number: JP2003318949A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Kurokawa; 憲一黒川; Masaru Kojima; 勝児嶋; Minoru Takano; 稔高野
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2003-09-10
Filing date: 2003-09-10
Publication date: 2005-03-31

Abstract

【課題】太陽電池の発電効率を高い状態に維持した太陽光発電と、太陽光エネルギー等によって発生する気流エネルギーを利用した風力発電とを複合させた複合発電装置を提供すること。
【解決手段】表面に太陽電池モジュール１１を貼り付け、又は太陽電池モジュール１１で形成された風洞１０と、該風洞１０の内部又は入口又は出口に該風洞１０を通る気流で回転する風車１４と、該風車１４で駆動する発電機１７とを設け、該太陽電池モジュール１１及び該発電機１７を発電源とする。このような構成を採用することにより、風洞１０内には気流が発生すると共に、該気流により太陽電池モジュール１１は冷却されるから、太陽電池モジュール１１の発電効率を高い状態に維持し、且つ風洞１０内を通る気流により風車１４を回転させ、発電することが可能となる複合発電装置を提供できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光と気流のエネルギーを電気に変換する複合発電装置に関するものである。

近年、自然エネルギーの活用の点から、風力発電装置や太陽光発電装置が、多くの分野で使用されている。従来、この風力発電装置の設置場所としては、ある程度の風速が日常的に存在する場所が選定されていた。この為、風力発電装置を設置する場所が限定され、風力発電装置の普及に支障を来たしていた。

また、太陽光発電装置は、通年に渡り日照のある程度得られる場所が選定されており、例えば、日本海側の冬場に日照が極めて少ない地域では活用されにくいという面があった。

また、太陽光発電は、太陽光の地上における照射量が１ｍ²当り１ｋＷであり、これを電気エネルギーに変換できる効率が現状では８％〜１６％程度であることから、必要とする電気量を得るためには、例えば、１０ｋＷの電気量を得るために、変換効率１０％の太陽電池を使用すると、約１００ｍ²の面積が必要となる。

これらの点から、一般的には、太陽光発電と風力発電とは別々に設置され、電気的には連系をすることがあるが、装置として太陽光発電と風力発電は複合化されにくい点があった。

太陽電池は、その性質上、日射を受ける必要があり、その結果、太陽電池の温度が上昇する。更に、太陽光エネルギーを受けた太陽電池素子は、内部の電子にエネルギーが与えられ、電流が発生するのであるが、この際に熱も発生し、太陽電池そのものの温度が上昇する。そして太陽電池は、温度が上昇すると発電効率が低下する。従来の太陽電池の一般的な使用方法では、設置された状態で自然放熱させてこの温度上昇を抑えているだけであり、太陽電池本体からの発熱を積極的に利用することをしていない。

更に、近年の高層ビル群のある場所において、高層ビル間の空間への縮流現象や高層ビル本体の温度上昇による上昇気流により発生した強風（一般に言うビル風）を発電に利用していない。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、太陽電池の発電効率を高い状態に維持した太陽光発電と、太陽光エネルギー等によって発生する気流エネルギーを利用した風力発電とを複合させた複合発電装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、表面に太陽電池モジュールを貼り付け、又は太陽電池モジュールで形成された風洞と、該風洞の内部又は入口又は出口に設けた該風洞を通る気流で回転する風車と、該風車で駆動する発電機とを設け、該太陽電池モジュール及び該発電機を発電源とすることを特徴とする複合発電装置にある。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の複合発電装置において、風洞は垂直又は垂直に近い角度で立設していることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の複合発電装置において、風洞は、緩やかに口径を小さくするか口径縮小部を設けたことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の複合発電装置において、風洞は、日射による風洞壁面の温度上昇と前記太陽電池モジュールの発電による温度上昇を内部の空気に作用させ、上昇気流を発生させる構造としたことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、複合発電装置を、表面に太陽電池モジュールを貼り付け、又は太陽電池モジュールで形成された風洞と、該風洞の内部又は入口又は出口に設けた該風洞を通る気流で回転する風車と、該風車で駆動する発電機とで構成することにより、風洞内には気流が発生すると共に、該気流により太陽電池モジュールは冷却されるから、太陽電池モジュールの発電効率を高い状態に維持し、且つ風洞内を通る気流により風車を回転させ、発電することが可能となる複合発電装置を提供できる。

請求項２に記載の発明によれば、風洞は垂直又は垂直に近い角度で立設しているので、該風洞の煙突効果により気流は促進されるから、太陽電池モジュールの冷却が効果的に行われ且つ風車の回転速度も上昇し、太陽電池モジュール及び発電機による全体として発電量が向上する複合発電装置を提供できる。

請求項３に記載の発明によれば、風洞の口径を緩やかに小さくするか口径縮小部を設けたことにより、風洞内の気流の流速が増加するから、上記と同様、太陽電池モジュールの冷却が効果的に行われ且つ風車の回転速度も上昇するから、太陽電池モジュール及び発電機による全体として発電量が向上する複合発電装置を提供できる。

請求項４に記載の発明によれば風洞を、日射による風洞壁面の温度上昇と太陽電池モジュールの発電による温度上昇を内部の空気に作用させ、上昇気流を発生させる構造としたことにより、風洞内を通る上昇気流の流速も速くなるから、この速い上昇気流により太陽電池モジュールは更に効果的に冷却されると共に、風車は高速で回転し、太陽電池モジュール及び発電機による全体として発電量が向上する複合発電装置を提供できる

以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図１及び図２は本発明に係る複合発電装置の構成を示す図で、図１は縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。本複合発電装置は、垂直又は垂直に近い角度で立設した風洞１０を具備し、該風洞１０の表面（主に太陽光１００が照射される部分）に太陽電池モジュール１１が貼り付けられている。なお、場合によっては風洞１０の全体を太陽電池モジュール１１で形成してもよい。

風洞１０の下端には、ブレードケーシング１２が設けられ、該ブレードケーシング１２に吸込口ケーシング１３が接続されている。ブレードケーシング１２の内部には複数枚の風車羽根１５を具備する風車１４が回転自在に配置され、該風車１４の回転軸１６には発電機１７の回転軸が連結されている。吸込口ケーシング１３の吸込口１３ａには吸入口スクリーン１８が取り付けられている。

上記構成の複合発電装置において、太陽電池モジュール１１は太陽光１００により暖められると同時に、発電による発熱で風洞１０の内壁の温度が上昇する。この上昇した温度により風洞１０内の空気を暖め、垂直又は垂直に近い角度で立設した風洞１０内で上昇気流が発生する。そしてこの風洞１０内に発生した上昇気流は、煙突効果により、安定した上昇気流となる。更に、風洞１０は上に向って緩やかに口径を小さくしているから、上記上昇気流は増速される。

上記風洞１０内に上昇気流が発生することにより、吸込口ケーシング１３の吸込口１３ａから流入した気流１０１はブレードケーシング１２内及び風洞１０内を通って、該風洞１０の上端の流出口から大気中に流出する。これにより、気流１０１は風洞１０の入口１０ａに隣接して設けたブレードケーシング１２内の風車１４の風車羽根１５に効率良く作用し、風車１４を効率良く回転させる。

上記のように、表面に太陽電池モジュール１１を貼り付け、場合によっては太陽電池モジュールで形成された、風洞１０を垂直又は垂直に近い角度で立設し、
この風洞１０内に上昇気流を発生させ、この上昇気流を風車１４に作用させ、発電機１７を回転させることにより、あまり風に恵まれない地域への風力発電及び太陽光発電の複合発電が可能となる。また、この場合、日射による熱と太陽電池モジュール１１の発電の熱により風洞内壁面の温度上昇により、風洞１０内に発生する上昇気流により太陽電池モジュール１１も冷却されるから、太陽電池モジュール１１の発電効率の低下が抑制又は発電効率の向上が図れる。

また、上記構成の複合発電装置の吸込口ケーシング１３の吸込口１３ａを都市空間におけるビル風の吹く方向に向けて配置し、このビル風をブレードケーシング１２及び風洞１０内に導くことにより、上記風洞１０内に発生する上昇気流の発生と相俟って、更に強力な風力となり、風車１４が回転するから、発電機１７の発電量の更なる増加が可能となる。

上記のように、ブレードケーシング１２内に風車１４を設置することにより、風車羽根１５の部分が該ブレードケーシング１２内に位置するから、安全性を増すことができる。また、吸込口ケーシング１３の吸込口１３ａには吸入口スクリーン１８を設けることにより、風で飛ばされてきた異物がブレードケーシング１２内に入り込み、風車羽根１５等が破損するという事故も防止できる。

なお、上記例では、風洞１０は気流速度を増速させるため、緩やかに口径を小さくしているが、これに代え或いはこれと共に風洞１０に口径縮小部を設けてもよい。

以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。

本発明に係る複合発電装置の構成を示す縦断面図である。図１のＡ−Ａ断面図である。

符号の説明

１０風洞
１１太陽電池モジュール
１２ブレードケーシング
１３吸込口ケーシング
１４風車
１５風車羽根
１６回転軸
１７発電機
１８吸入口スクリーン

Claims

表面に太陽電池モジュールを貼り付け、又は太陽電池モジュールで形成された風洞と、該風洞の内部又は入口又は出口に設けた該風洞を通る気流で回転する風車と、該風車で駆動する発電機とを設け、該太陽電池モジュール及び該発電機を発電源とすることを特徴とする複合発電装置。
請求項１に記載の複合発電装置において、
前記風洞は垂直又は垂直に近い角度で立設していることを特徴とする複合発電装置。
請求項１又は２に記載の複合発電装置において、
前記風洞は、緩やかに口径を小さくするか口径縮小部を設けたことを特徴とする複合発電装置。
請求項１又は２に記載の複合発電装置において、
前記風洞は、日射による風洞壁面の温度上昇と前記太陽電池モジュールの発電による温度上昇を内部の空気に作用させ、上昇気流を発生させる構造としたことを特徴とする複合発電装置。