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発電方法の分析と提案
～風力発電に対する分析～
～太陽熱発電に対する提案～
11~903
特徴
原理
風
増速器
Ｇ
数百V
66, 154kV
制御
商用系統
利点
• 再生可能エネルギー
• CO2およびその他酸化
物の排出ゼロ
• 冷却水不要
地球にやさしい
無限のエネルギー
問題点
天候に左右される
• 電圧変動
余剰電力の増大
• 周波数変動
事故による危険性
• 落雷
事故原因の25%
• 強風による破損
環境面の課題
• 景観保護
ガイドラインの公表
(環境省)
• バードストライク
→希少鳥類への影響
• 騒音・低周波音
→頭痛、不眠etc
現在の改善策
• インバータの導入
• 蓄電池導入
• 避雷針の設置
SＧ
イン
バータ
系統
• ブレードペイントの検証
• 住民アンケート
• 風レンズ型
現在の改善策 インバータの導入
かご型誘導発電機
風車の回転をギヤで増速し、誘導発電機回転子に直結する。風速
の変化に対して回転数は一定で、風速の変化でスベリが変化し、発
電出力が増減する。
逆並列サイリスタを用いたソフトスタート方式により、系統並列時の
突入電流はある程度抑えられている。発電方式は低コストであるが、
系統への出力変動が大きい。
変圧器
IG
かご型誘導発電機
商用系統
現在の改善策 インバータの導入
同期発電機(インバータ連結)
同期発電機の出力をコンバータで直流に変換し、さらにインバータ
で系統周波数に見合った交流を発生して連結する。インバータにより
系統と連結するため、力率一定など系統の電圧変動を抑制できる。
永久磁石同期発電機を用いた風力発電機も導入されている。
インバータ容量は発電機容量と同程度必要である。(やや高価)
変圧器
SG
同期発電機
商用系統
AC
コンバータ
AC
コンバータ
現在の改善策 風レンズ
風車に取り付けて、風力を効率よく獲得するための部品。風レンズ
後方に渦が発生し、圧力が低下する。このため、入り口付近の風速
が増加する。2～5倍程度の効率上昇が見込める。
視認性向上によるバードストライクの減少、ブレードへの落雷の防
止にも有効である。
九州大学によって開発され、現在商品化されている。
現在の課題と改善策 低コスト化
• 風車、発電機の大型化
• 風況がよい、洋上風力発電(着定式、浮体式）
• 競争が激しい風力発電機メーカーは制御方
式等の開示を行わないため、国内産業の育
成が必要
• 蓄電池の系統全体での適正量を個々の事業
者でなく電力会社負担で設置
• 系統運用の工夫による系統制約の緩和
低コスト発電に対する提案
太陽熱発電
• 太陽光を太陽炉で集光して、熱でタービンを
回す。
• 太陽光発電に比べて高コストな太陽電池を使
う必要がない。
• 交流発電機を使用でき系統電力の送電網に
乗せる点で都合がよい。
• 熱自体を利用することも可能。
• 低緯度砂漠地帯での利用が注目されている。
太陽熱発電方法の私の提案
• 各住宅の屋根に反射鏡を設置し、住宅街隅
にある発電施設に集光し発電する。
太陽光
二次
反射鏡
一次
反射鏡
蓄熱
系統
タービン
G
特徴
利点
• 十分な日照があれば建物の多い都市部でも実現可
能なため、送電損が大幅に減ることが期待できる。
• オフセット型にすることで二次反射鏡を支える支柱に
よる損失がゼロ
• 反射鏡による損失を考えず、蒸気を285℃、70気圧に
加熱できた場合、熱効率は32%～34%であり、太陽光
発電の一般的な効率である15%を上回る。
欠点
• 日照の少ない日本では一次反射鏡を多くする必要が
ある。
• 一次反射鏡が太陽に追従できるような制御装置が各
家庭に必要。あるいは全体を制御できる施設が必要。