JP4194491B2 - ウィンドパーク - Google Patents

Description

本発明は、ウィンドパーク（wind park）に関するものである。

複数の風力発電装置（wind power installation）を備えているウィンドパークは、ずっと前からすでに知られている。このようなウィンドパークは、通常、複数の風力発電装置が、ある領域のエネルギ結合体（energy combine）内に配設され、風力発電装置によって生成される電気エネルギは、共通のネットワーク結合点（network connection point）を経由して、電力供給ネットワークに好ましく供給される。

さらに、かかる風力発電装置においては、個々の風力発電装置は相互に過剰に短い距離では配設されず、最悪の筋書き（scenario）でも、ある風力発電装置が他の風力発電装置の風の影（wind shadow）に直接配設されず、これにより有効風力供給が、最適な仕様よりもやや少ないだけですむように、注意が払われる。

本発明によれば、風及びエネルギ収率を最適にすることを最も優先させるのではなく、ウィンドパーク内の建物、例えば原子力発電所の保護を最も優先させるウィンドパークが提供される。

２００１年９月１１日のニューヨークの事件で証明されたとおり、高層ビル、超高層ビル、あるいは例えば原子力発電所などといった保護が不可欠なその他の建物は、これらへの旅客機の衝突に対しては、全く保護されていないか、又は非常に不適切に保護されているだけである。

確かに、原子力発電所は、軍用機がこれに衝突しても支障が生じないように設計されてはいるが、現時点では、数トンの石油（kerosene）を搭載した旅客機の衝突までは考慮されていない。このため、現時点では、このような状況から原子力発電所を適切に保護するための予防策はまだ施されていない。しかしながら、このような状況が起こる理論的な確率は確かに低いものの、上記事件に鑑みれば、このような状況から原子力発電所を適切に保護することが排除されるべきでない。

原子力発電所は、すでに、外部からこれに暴力（violent force）が加えられたときに建物を適切に保護するように意図された複数のコンクリートの囲いを有している。しかしながら、このような建物への旅客機の故意による衝突の場合は、この種の構造の保護手段は、全体的な崩壊（meltdown）を防止することを開始することすらできないであろう。

ここで、原子力発電所を停止（shut down）させても、何の助けにもならない。停止された原子力発電所は、強制的に（forcibly）破壊された建物から解放される大量の放射能（radiation potential）を有するので、全く予想外の度合いの大惨事を生じさせるであろう。

本発明は、原子力発電所などの建物に対する極めて有効で精密な保護手段を提供するだけでなく、比較的短期間でかつ有利なコストで比較的容易にこれを構築する手段をも提供する。ここで、本発明にかかる手段の特別な利点は、建物に対する保護のほか、とくに原子力発電所が運転上の理由によりときにはネットワークから離脱するようなときでも、適切な風の供給でもって、再生エネルギ（regenerative energy）を付加的にネットワークに供給することができることである。

原子力発電所は、通常、田舎の地域に構築されるので、それらの周囲にウィンドパークが構築されても特別な問題は生じない。とくに、原子力発電所の周囲の土地は、通常、該原子力発電所のオペレータ（operator）に所属しているので、風力発電装置の構築は、特別な許可の問題には遭遇しないものと思われる。

さらに、原子力発電所が配置された地域には、高出力のネットワーク供給（feed-in）手段がすでに存在するので、風力発電装置からネットワークへの電力の供給もまた、極めて低コスト（装置）で何の問題もなく実施することができる。

本発明にかかるウィンドパークにおいて、該ウィンドパークの風力発電装置は、保護されるべき建物に対して、可能な限り相互に接近して配設するのが、とくに賢明である。ある状況下においては、それは、有効な風が最適には利用されないということを意味する。しかしながら、風力発電装置のこの配置により、本発明にかかるウィンドパークは、例えば最適なエネルギ出力は得られないが、原子力発電所の建物のための保護を確実化するといった基本的な目的に役立つ。風力発電装置同士の相互の距離だけでなく、風力発電装置と建物との距離も、考えられるどのような状況においても十分であり、風力発電装置のロータブレードが、他の風力発電装置又は建物と接触するのを、高い信頼性でもって回避することができるということがわかるであろう。

好ましくは、本発明にかかるウィンドパークの風力発電装置のハブの高さ（hub height）は、８０ｍないし１３０ｍであるが、これより高くてもよい。非常に高出力の風力発電装置、すなわちロータの直径が４０ｍ又はこれより長い、好ましくは１００ｍ又はこれより長い風力発電装置も好ましく用いられる。

ここで、何者かが原子力発電所に向かって民間航空機を操縦し、これに衝突させることを望む場合、パイロットはまず風力発電装置の上を飛行しなければならず、民間航空機は風力発電装置のポッド（pod）と接触することになる。風力発電装置のパイロン（pylon）又は風力発電装置のロータブレードも自動的に旅客機を爆発させる結果となり、その結果建物に対して危険を及ぼす爆発は、すでにそこから遠い距離のところで起こってしまい、建物内あるいは建物上で直接起こることはないであろう。

原子力発電所の内部高さ（internal height）、とくに反応器（reactor）の建物の高さは、通常、４０ｍないし５０ｍの範囲内であるので、例えばウィンドパークの風力発電装置の内側のリングに対する反応器の建物の間隔がおよそ１００ｍであれば、外部からまず風力発電装置の上を飛行して原子力発電所の建物に旅客機を衝突させることはもはや事実上不可能である。なぜなら、高速で非常に急角度で降下して、制御された急降下の飛行経路をとることは、民間航空機の場合は不可能だからである。

ロータブレードはまた、カモフラージュ用の塗装を施すことにより、これに近づいてくる機内のパイロットが、回転しているロータブレードをうまく回避することが視覚的に不可能となっているのが、とくに好ましい。

もしウィンドパークの風力発電装置を、原子力発電所の建物の周囲に、１重、２重、３重又はこれより多重の概念的なリングの形態で配置すれば、それらを、航空機が風力発電装置のパイロンの高さでこれらを通過して飛行することが不可能となるように配置することができる。

本発明にかかるウィンドパークの特別な利点はまた、このような建物の保護手段の構築を、原子力発電所の現在の運転を停止させることなく実施することができ、たとえウィンドパークを構築するコストが５０００万ユーロの範囲であるとしても、その価格は、原子力発電所を保護するためのその他の構造手段に比べて比較的軽微であることである。ここで、現時点では、かかる構造手段はまだ開発されていないが、その開発コストは、ウィンドパークを構築するコスト条件の数倍（multiple）であろう。

しかしながら、さらに、ウィンドパークのコストは、風力発電装置の運転により償却することができ、これは電流がネットワークに供給されるということを意味する。そして、それは返済され、かくして原子力発電所の建物ための有効な保護手段は、偶発的な（one-off）資本投資でもって費用をかけて行わなければならないだけのものではなく、非常に短期間の経過で、上記の観点から償却されることができるものである。

本発明にかかるウィンドパークにおいて、ハブの高さ、すなわち風力発電装置が配設される機械支持部（machine carrier）の高さは可能な限り高いのが有利であるが、例えば６０ｍ又はこれより高いもの、好ましくは１１０ｍないし１４０ｍものであれば、今日では技術的に容易に実現可能である（格子、柱、コンクリート製のパイロン又は塔）。

例えばエネルコン（ＥＮＥＲＣＯＮ）社製のＥ−６６型（ロータ直径が６６ｍ又は７０ｍ）又はＥ−１１２型（ロータ直径が１１２ｍ）などの大型の風力発電装置が用いられる場合、ロータブレードが１２時の位置にあるときの風力発電装置の高さは、容易に１５０ｍ又はこれより高いものとなる。

上記タイプのかかる大型の風力発電装置はまた、機械室（machine housing）自体が非常に大きい質量をもち、ある環境下ではこれに向かって飛行している航空機の全質量よりも大きく、このため風力発電装置と航空機の衝突は、いずれの場合でも航空機を爆発させて完全に破壊するといった利点を有する。

民間航空機が原子力発電所の上空１００ｍないし２５０ｍの距離で爆発した場合、爆発している航空機の多くの個々の破片（parts）は、建物の上に落下するであろうが、この場合どのような環境下でも建物を破壊することはできない。なぜなら、個々の破片の衝突エネルギは、反応器の建物がすでに設計に組み込んでいる衝撃エネルギよりもはるかに小さいからである。

原子力発電所の周囲の全空域の保護を改善するために、ウィンドパークの風力発電装置の一部（又は全部）に、対応するレーダー発信機を搭載することも可能である。このようにすれば、原子力発電所の周囲の広い領域にわたって空域を監視することができ、かくして民間航空機が原子力発電所の建物と衝突する進路をとっていることが発見されたときには、適切な時期に適切な対応策をとることができる。

可能な１つの対応策は、風力発電装置のパイロン、あるいは機械支持部（ポッド）の上又は内部に、打ち上げロケット（launching rocket）を配設することである。

さらにもう１つの可能な対応策は、民間航空機が原子力発電所と衝突する進路をとっていることが発見されたときに、ロータの回転速度を増加させることを可能にすることである。すなわち、この回転速度は、運転管理又は安全の観点からは、風力発電装置にとって許容されるものではなく、また有利なものでもないが、航空機との衝突の可能性を増加させるものである。

さらにもう１つの可能な対応策は、民間航空機が原子力発電所の建物と衝突する進路をとっていることが検出されたときに、全ての案内灯装置（navigation light arrangement）を無効化し（deactivate）、あるいはこれと同等の対応策（comparable measures）をとることである。

風が穏やかな場合は、ロータブレード（通常、１つのロータに３つのロータブレードが設けられる）を、時計の６時の位置、１０時の位置及び２時の位置にくるように配置するといった対応策が可能である。また、ロータブレードを時計の１２時の位置、４時の位置及び８時の位置にくるように配置することも非常に有利であるということができる。

図１は、本発明にかかるウィンドパークの設計例を示す平面図である。
この例では、複数の風力発電装置が、保護されるべき建物の周囲に、相互の距離が可能な限り短くなるようにして、２つの概念的なリングＡ、Ｂの形態で配置されている。

危機的な状況下における保護の度合いをさらに高めるための対応策として、原子力発電所への攻撃のおそれが予見されるときに、ロータがスウィープする（sweep）全領域を保護シールドとして機能させるために、風力発電装置のロータを電力供給ネットワークからの電流によって回転させることも可能である。あるいは、風力発電装置の各ロータが、保護されるべき建物をカバーするように方向づけることが可能な状況においては、機械支持部の方位角（azimuth）の設定が、最大限に可能な領域で風の各方向にかかわりなく実施される。

電力供給ネットワークからの電力によってロータの活発な回転が実行されるように、ある環境下においては、この目的を達するためにインバータを設けることが必要である。これにより、電力供給ネットワークから発電機のステータの巻線に、正しい仕様でエネルギを供給することができる。なお、当業者にとっては、電力供給ネットワークからの電気エネルギにより風力発電装置のロータを回転させるといった仕事に直面した場合、とるべき対応策は明らかであろう。

本発明にかかるウィンドパークを例示する平面図である。

符号の説明

ＷＥＡ：風力発電装置
ＡＫＷ：建物（原子力発電所）
Ａ：概念的なリング
Ｂ：概念的なリング

Claims (6)

1. 複数の風力発電装置を含んでいるウィンドパークであって、
   上記風力発電装置の機械支持部を取り付けるパイロンと、該機械支持部に取り付けられたロータとを含んでいて、
   ウィンドパーク内に、旅客機の衝突から保護されるべき建物が配置され、
   ウィンドパークの風力発電装置が、保護されるべき建物の周囲に、少なくとも１つの概念的なリングの形態で配置され、
   風力発電装置が、保護されるべき建物よりも突出し、
   風力発電装置のハブの高さが６０ｍであるか、又はこれより高く、
   保護されるべき建物と、ウィンドパークの風力発電装置との間の距離が約１００〜２５０ｍであり、
   風力発電装置のロータの直径が４０ｍであるか、又はこれより長いウィンドパーク。
2. 保護されるべき建物が高層の建物又は原子力発電所の建物であることを特徴とする、請求項１に記載のウィンドパーク。
3. 保護されるべき建物が原子力発電所の建物であり、該原子力発電所の内部の反応器の建物の高さが４０ｍないし５０ｍの範囲であることを特徴とする、請求項２に記載のウィンドパーク。
4. 風力発電装置が、上記建物の周囲に、少なくとも２つの概念的なリング（Ａ、Ｂ）の形態で配設されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載のウィンドパーク。
5. 風が穏やかなとき、又は風力発電装置が停止しているときには、３つのロータブレードを有するロータは、各ロータブレードが時計の６時の位置、１０時の位置及び２時の位置にくるように位置決めされることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１つに記載のウィンドパーク。
6. 一部の風力発電装置がレーダー発信機を備えていて、これによりウィンドパークの周囲の空間、とくに空域の飛行物体が監視されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１つに記載のウィンドパーク。

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