JP4521634B2

JP4521634B2 - 風力発電装置

Info

Publication number: JP4521634B2
Application number: JP2004228250A
Authority: JP
Inventors: 基行岩橋
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2004-08-04
Filing date: 2004-08-04
Publication date: 2010-08-11
Anticipated expiration: 2024-08-04
Also published as: JP2006046185A

Description

本発明は、海上や湖上などの水上に建設される風力発電装置に関する。

この種の発電装置は、一般に大型ほど発電効率が優れている。そのため、近年設置される風力発電装置においては、直径が１００ｍを超える回転翼を備えたものもあり、強風にも耐えられる十分に堅固な基礎が必要となる。なお、風力発電は、経済性の観点からは風速６ｍ／ｓ以上の強い風が常時吹いていることが好ましい。

そのため、風力発電装置を年間を通して強い風が吹く外洋上に設置する構想もあるが（例えば、特許文献１参照。）、強風を受けても倒壊・転覆などしないようにするためには、土台部分の堅牢化・大型化が不可避であり、費用も嵩む。また、電力消費地から遠く離れることになり、送電コストが高く付くなどの問題点もあることから、実現されていない。

すなわち、風力発電装置は現実には海岸や湖岸などの沿岸部や、沿岸に近く、したがって水深が数ｍから数十ｍ程度の比較的浅い海域などに建設されることが多いが、年間を通じて風速６ｍ／ｓ以上の強い風が吹く地点は限定される。

しかも、水深の比較的浅い海は一般に藻場があり、良い漁場となっていることが多く、そのような場所は風力発電装置の設置により海底が荒れて藻場が失われ、それによる漁業の不振、また、施設そのものが漁業の邪魔になる、などと心配する漁業関係者の反対も強く、本当に好ましい場所への風力発電装置の建設が実現しないと云った問題点がある。

一方、都市部に近い海ではヘドロが海底に堆積したり、埋め立て工事などの影響で藻場が減少し、漁場として機能しなくなった、などと云う問題も生じている。
特開平８−２６１８４号公報

したがって、漁場を破壊するのではなく、失われた藻場を回復して漁場の再生に繋がる風力発電装置の建設を可能にする必要があり、それが解決すべき課題となっていた。

本発明は上記従来技術の課題を解決するため、風を受けて回転する回転翼により発電機のロータを回転して発電する風力発電装置において、回転翼と発電機とを空中部分に備え、水中部分の海底近くに湧昇流を発生させる水中翼を設けた発電塔を水底に固定した複数の傾斜支持杭により支持・固定すると共に、支持杭と略同一傾斜の藻場形成床を支持杭間に架設したことを主要な特徴とする風力発電装置である。

本発明は、回転翼と発電機とを空中部分に備えた発電塔を水底に固定した複数の傾斜支持杭により支持・固定すると共に、支持杭と略同一傾斜の藻場形成床を支持杭間に架設した風力発電装置であるので、台風や突風などの強風、大きな横波などが当たって横方向に強い応力が作用しても倒壊し難い。

また、コンブ、ワカメ、ヒジキ、ホンダラワラ、モズクなどの褐藻類、アサクサノリ、スサビノリ、ウシケノリなどの紅藻類、アオサ、アオノリ、イワヅタなどの緑藻類が多く見られる潮間帯から水深５〜３０ｍ程度の範囲に藻場形成床を設置することにより、風力発電装置の基礎部に前記海藻類を効率良く繁茂させることができる。

そして、海藻類が繁茂した藻場形成床には小魚が居付くようになり、その小魚を捕食する大型魚も回遊してくるようになるので、風力発電装置の基礎部が良い漁礁となる。そのため、風力発電装置の建設に対する漁業関係者の理解が得られ易い。

回転翼と発電機とを空中部分に備えた発電塔を水底に固定した複数の傾斜支持杭により支持・固定すると共に、傾斜が支持杭と略同一傾斜で上下方向の寸法が異なる複数タイプの藻場形成床を支持杭間に架設するようにした風力発電装置。

本発明の第１の実施例を、図１と図２に基づいて説明する。本発明の風力発電装置１００においては、風を受けて回転する回転翼１と、その回転翼１に従動して回転するロータを有する図示しない発電機が内蔵された発電部２とが発電塔３の上部の空中部分に設置され、その発電塔３がコンクリートパイルなどからなる複数の傾斜した支持杭４により支持された状態で海底５に立設されている。

そして、隣り合った支持杭４同士の間には、支持杭４と同一傾斜の藻場形成床６が架設されている。なお、例示した風力発電装置１００においては、藻場形成床６として上下方向の寸法が小さい（以下、幅が狭いと記す。）小幅床６（Ａ）と、上下方向の寸法が大きい（以下、幅が広いと記す。）広幅床６（Ｂ）の２タイプが架設されている。なお、小幅床６（Ａ）は幅が２０ｃｍ、広幅床６（Ｂ）は幅が２００ｃｍに形成されている。

すなわち、風力発電装置１００においては、隣り合った支持杭４（Ａ）−４（Ｂ）同士の間と、支持杭４（Ｃ）−４（Ｄ）同士の間には、幅の狭い小幅床６（Ａ）が架設され、隣り合った支持杭４（Ｂ）−４（Ｃ）同士の間と、支持杭４（Ａ）−４（Ｄ）同士の間には、幅の広い広幅床６（Ｂ）が架設されている。

なお、藻場形成床６は、風力発電装置１００が水深３０ｍ以下の比較的浅い海に設置されるときには、潮間帯から海底まで適宜の間隔で設置され、水深３０ｍを超える比較的深い海に設置されるときには、潮間帯から少なくとも３０ｍ程度の水深までは適宜の間隔で設置される。

また、起動するとその部分に湧昇流を起すことができる水中翼７が、発電塔３の下方の海底５の近くに設けられている。この水中翼７は、風を受けて回転する回転翼１の回転が、図示しないギヤ・回転軸などを介して直接伝達されて回転するように設けられているが、発電塔３で発電した電力を動力として起動するモータにより回転させるように構成することも可能である。

上記構成の本発明の風力発電装置１００においては、発電塔３が海底５に設けた複数の傾斜した支持杭４により支持・固定されるので、回転翼１と発電塔３に台風や突風などの強風、大きな横波などが当たって横方向に強い応力が作用しても発電塔３は倒壊し難い。

また、海中には藻場形成床６が設けられているので、多様な藻８が繁茂し、良い藻場が形成される。すなわち、海水が綺麗で、太陽光が海底まで十分に到達し得る海域に本発明の風力発電装置１００が設置されたときには、潮間帯から水深５〜３０ｍ程度の自然界でよく見られるようなコンブ、ワカメ、ヒジキ、ホンダラワラ、モズクなどの褐藻類、アサクサノリ、スサビノリ、ウシケノリなどの紅藻類、アオサ、アオノリ、イワヅタなどの緑藻類が藻場形成床６の表面に根付いて繁茂する。

そして、フジツボ・カキ・カニなどの甲殻類が付着・棲み付くなどして成長し、そこに魚が産卵し、さらに小魚が居付くようになる。そうすれば、小魚などを捕食する大型魚も回遊して来るようになり、人工漁礁として機能するようになる。

一方、東京湾や有明海などのように内海でヘドロなどの堆積があり、水質も良くないために太陽光が海底まで届かず、そのために藻場の形成がなく、良い漁場となっていないような海域に風力発電装置１００を設置したときでも、藻場形成床６が適宜の間隔で設置されているので、太陽光が届く範囲で藻８は生育・繁茂し、甲殻類の生育も可能になる。

そして、そこに魚が産卵し、小魚が居付くようになる。そうすれば、小魚などを捕食する大型魚も回遊して来るようになり、人工漁礁として機能するようになるばかりでなく、食物連鎖による水質浄化も可能になって、次第に深い所まで太陽光が届くようになり、それに伴って藻場の形成と魚が棲む範囲が次第に水深の深い方向に拡大する。

また、海水は藻場形成床６同士の間の開口部を通って移動することができるので、風力発電装置１００の海中部分が水から受ける力は小さいものとなるし、魚も藻場形成床６同士の間の隙間を通って自由に行き来することができる。

また、水中翼７の運転による湧昇流を発生させることにより、海底５にも十分な量の酸素を供給して、魚介類の斃死を引起すことがある酸素不足による青潮の発生が防止できると共に、藻場形成床６に付着した海藻類やフジツボ・カキなどに海底付近の富養化水を供給して、それらの養分とすることができるので、水産資源の生産と水質浄化の一層の促進を図ることができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸脱しない範囲で各種の変形実施が可能である。

例えば、支持杭４は実施例１においては発電塔３の周囲に４本設ける構造を示してあるが、これより少ない３本であっても良いし、４本より多くても勿論構わない。また、複数本設ける支持杭４は、全てが同一傾斜に設けられる必要はない。

そして、隣設する支持杭４が異なる傾斜に設けられるときにも、藻場形成床６の長手方向両側の端部はそれぞれ対峙する支持杭４の傾斜と略同一の傾斜に設けられ、長手方向両端部の異なる傾斜の調整は、１）長手方向全長に亘って、または長手方向の特定部分に設ける捻り部を介して行う、２）長手方向中央部などに介在させる適宜の連結部材を介して行う、などの工法により適宜成されれば良い。

また、藻場形成床６は、一組の隣設する支持杭４同士の間で小幅床６（Ａ）と広幅床６（Ｂ）とが混在する状態で架設されても良いし、幅は２種類に限定されるものではなく、多くのサイズの、また多様な形状の藻場形成床６が用いられても良い。

なお、藻場形成床６は、幅広く設ける方が藻８を繁茂させる点では好都合であるが、そのような藻場形成床６は藻８を食べるアワビやサザエなどにとっても移動が自由にできるので、アワビやサザエが多量に発生すると藻８が食い尽くされる恐れもある。

したがって、アワビやサザエが多量に発生するような海域では、藻場形成床６は広くとも１〜２ｍ程度の幅に抑えるのが好ましいが、アワビやサザエが多量に発生しない海域では、藻８の繁茂に重点を置いて５ｍを越える広幅に形成することも可能である。

また、直径が１０〜１５ｃｍ程度の穴が多数開設されたパンチングメタルなどを用いて藻場形成床６を形成し、それを上下方向に１０〜１５ｃｍ程度離間して隣設する支持杭４同士の間に架設し、風力発電装置１００の基礎部内側には大型魚が侵入できないように構成し、小魚が大型魚に捕食されないようにすることも可能である。

また、水中翼７は、ギヤ切換可能に設けておき、大潮時などに逆回転させて沈降流を作ることにより、藻場下部に堆積した有機性の泥などを広く拡散することで、周辺の海底にも富栄養分が供給できるようにしても良い。

本発明の風力発電装置の説明図である。基礎部で藻が繁茂している本発明風力発電装置の説明図である。

符号の説明

１回転翼
２発電部
３発電塔
４、４（Ａ）、４（Ｂ）、４（Ｃ）、４（Ｄ）支持杭
５海底
６藻場形成床
６（Ａ）小幅床
６（Ｂ）広幅床
７水中翼
８藻
１００風力発電装置

Claims

風を受けて回転する回転翼により発電機のロータを回転して発電する風力発電装置において、回転翼と発電機とを空中部分に備え、水中部分の海底近くに湧昇流を発生させる水中翼を設けた発電塔を水底に固定した複数の傾斜支持杭により支持・固定すると共に、支持杭と略同一傾斜の藻場形成床を支持杭間に架設したことを特徴とする風力発電装置。