JPH11270455A - 風力発電装置 - Google Patents
風力発電装置Info
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- JPH11270455A JPH11270455A JP10096879A JP9687998A JPH11270455A JP H11270455 A JPH11270455 A JP H11270455A JP 10096879 A JP10096879 A JP 10096879A JP 9687998 A JP9687998 A JP 9687998A JP H11270455 A JPH11270455 A JP H11270455A
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- wind
- guide plate
- propeller
- space
- ground
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- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 17
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 abstract description 11
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction
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- Wind Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 風車が搭載される鉄塔の下半分のデッドスペ
ースを活用して発電力を増強できる風力発電装置、太陽
電池を導入して、太陽電池の架台を含めた周辺装置の費
用を節減すると共に、太陽電池を設置するための敷地を
確保することができる風力発電装置を提供すること。 【解決手段】 地面から所定の高さの空間に設置された
風車を動力とする風力発電装置において、風車のプロペ
ラ１の下端Ｔから地表面４までの空間Ｓに該空間Ｓを流
れる風をプロペラに誘導するガイド板５を設けた。ま
た、ガイド板５上に太陽電池９を取付けた。
ースを活用して発電力を増強できる風力発電装置、太陽
電池を導入して、太陽電池の架台を含めた周辺装置の費
用を節減すると共に、太陽電池を設置するための敷地を
確保することができる風力発電装置を提供すること。 【解決手段】 地面から所定の高さの空間に設置された
風車を動力とする風力発電装置において、風車のプロペ
ラ１の下端Ｔから地表面４までの空間Ｓに該空間Ｓを流
れる風をプロペラに誘導するガイド板５を設けた。ま
た、ガイド板５上に太陽電池９を取付けた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は風車を利用した風力
発電装置に関するものである。
発電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図７は従来のこの種の風力発電装置の概
略構成及び風車が受ける風速分布を示す図である。図示
するように、風力発電装置は地表面４に鉄塔３を立設
し、該鉄塔３の頂部に風車のプロペラ１を取付け、該プ
ロペラ１の回転軸の回転力で発電機２を駆動するように
構成されている。
略構成及び風車が受ける風速分布を示す図である。図示
するように、風力発電装置は地表面４に鉄塔３を立設
し、該鉄塔３の頂部に風車のプロペラ１を取付け、該プ
ロペラ１の回転軸の回転力で発電機２を駆動するように
構成されている。
【０００３】図７に示すように、一般に地上の風速分布
は曲線Ｐに示すように、地表面４の近くでは地表の境界
層δ１の領域の風速が極めて低く、ここを越えると上空
に向かって漸増する。風車は高風速を利用する目的で、
通常風車のプロペラ１の直径Ｄと略同程度の高さＨを有
する鉄塔３の頂部に取付けられるが、プロペラ１の直径
Ｄの範囲では平均風速Ｗは下向き角度αで吹き下ろす形
態となり、プロペラ１の向きはこの角度αに合わせて風
に向かって設定されている。
は曲線Ｐに示すように、地表面４の近くでは地表の境界
層δ１の領域の風速が極めて低く、ここを越えると上空
に向かって漸増する。風車は高風速を利用する目的で、
通常風車のプロペラ１の直径Ｄと略同程度の高さＨを有
する鉄塔３の頂部に取付けられるが、プロペラ１の直径
Ｄの範囲では平均風速Ｗは下向き角度αで吹き下ろす形
態となり、プロペラ１の向きはこの角度αに合わせて風
に向かって設定されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記構成の風力発電装
置において、周知のように風車の出力は風速の３乗に比
例し、風力発電装置の経済性は風速に大きく依存する。
このため上空の高風速を利用する目的で通常は上記のよ
うにプロペラ１の直径Ｄと略同程度の高さＨの鉄塔３を
建設し、この上にプロペラ１を設けているが、この鉄塔
３の素材エネルギーは風力発電装置の構成要素の材料を
製造する全素材エネルギーの約半分を占めるという問題
がある。
置において、周知のように風車の出力は風速の３乗に比
例し、風力発電装置の経済性は風速に大きく依存する。
このため上空の高風速を利用する目的で通常は上記のよ
うにプロペラ１の直径Ｄと略同程度の高さＨの鉄塔３を
建設し、この上にプロペラ１を設けているが、この鉄塔
３の素材エネルギーは風力発電装置の構成要素の材料を
製造する全素材エネルギーの約半分を占めるという問題
がある。
【０００５】一方、太陽電池を地上に設置する場合、架
台の材料費・工事費や周辺装置を含めた費用は太陽電池
本体の費用と同程度以上となり、太陽電池の普及を妨げ
る原因の一つになっていた。また、太陽光のエネルギー
密度が低いので、太陽電池を設置するために膨大となる
敷地の確保も容易ではない。
台の材料費・工事費や周辺装置を含めた費用は太陽電池
本体の費用と同程度以上となり、太陽電池の普及を妨げ
る原因の一つになっていた。また、太陽光のエネルギー
密度が低いので、太陽電池を設置するために膨大となる
敷地の確保も容易ではない。
【０００６】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、従来全く活用されていなかった鉄塔の下半分、即ち
プロペラ下端から地面までのデッドスペースを活用して
発電力を増強できる風力発電装置を提供することにあ
る。
で、従来全く活用されていなかった鉄塔の下半分、即ち
プロペラ下端から地面までのデッドスペースを活用して
発電力を増強できる風力発電装置を提供することにあ
る。
【０００７】また、本発明は風力発電装置に太陽電池を
導入して、太陽電池の架台を含めた周辺装置の費用を節
減すると共に、太陽電池を設置するための敷地を確保す
ることができる風力発電装置を提供することにある。
導入して、太陽電池の架台を含めた周辺装置の費用を節
減すると共に、太陽電池を設置するための敷地を確保す
ることができる風力発電装置を提供することにある。
【０００８】更にまた、本発明は上記デッドスペースの
活用にあたり、風向きの変化如何にかかわらず常に一定
の発電力増強を可能とする風力発電装置を提供すること
にある。
活用にあたり、風向きの変化如何にかかわらず常に一定
の発電力増強を可能とする風力発電装置を提供すること
にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１に記載の発明は、地面から所定の高さの空間に
設置された風車を動力とする風力発電装置において、風
車のプロペラ下端から地面までの空間に該空間を流れる
風をプロペラに誘導するガイド板を設けたことを特徴と
する。
請求項１に記載の発明は、地面から所定の高さの空間に
設置された風車を動力とする風力発電装置において、風
車のプロペラ下端から地面までの空間に該空間を流れる
風をプロペラに誘導するガイド板を設けたことを特徴と
する。
【００１０】また、請求項２に記載の発明は請求項１に
記載の風力発電装置において、ガイド板上に太陽電池を
取付けたことを特徴とする。
記載の風力発電装置において、ガイド板上に太陽電池を
取付けたことを特徴とする。
【００１１】また、請求項３に記載の発明は請求項１に
記載の風力発電装置において、ガイド板を風車を支持す
る鉄塔を中心として回転可能に保持せしめ、該ガイド板
の向きを風向きに対して最適になるように制御すること
を特徴とする。
記載の風力発電装置において、ガイド板を風車を支持す
る鉄塔を中心として回転可能に保持せしめ、該ガイド板
の向きを風向きに対して最適になるように制御すること
を特徴とする。
【００１２】また、請求項４に記載の発明は請求項１に
記載の風力発電装置において、ガイド板を風車を支持す
る鉄塔を中心とする円筒又は円錐台状で構成したことを
特徴とする。
記載の風力発電装置において、ガイド板を風車を支持す
る鉄塔を中心とする円筒又は円錐台状で構成したことを
特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】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は請求項１に記載の発明に
係る風力発電装置の概略構成及び風車が受ける風速分布
を示す図で、図２は図１のＸ矢視図である。また、図３
は請求項３に記載の発明に係る風力発電装置の概略構成
を示す図で、図４は図３のＹ矢視図である。また、図５
は請求項４に記載の発明に係る風力発電装置の概略構成
を示す図で、図６は図５のＺ矢視図である。なお、図
１、図２、図３、図４、図５、図６において、図７と同
じ符号を付した部分は同一又は相当部分を示す。
面に基づいて説明する。図１は請求項１に記載の発明に
係る風力発電装置の概略構成及び風車が受ける風速分布
を示す図で、図２は図１のＸ矢視図である。また、図３
は請求項３に記載の発明に係る風力発電装置の概略構成
を示す図で、図４は図３のＹ矢視図である。また、図５
は請求項４に記載の発明に係る風力発電装置の概略構成
を示す図で、図６は図５のＺ矢視図である。なお、図
１、図２、図３、図４、図５、図６において、図７と同
じ符号を付した部分は同一又は相当部分を示す。
【００１４】図１及び図２に示すように、本風力発電装
置は地表面４に鉄塔３を立設し、該鉄塔３の頂部にプロ
ペラ１を取付け、該プロペラ１の回転軸の回転力で発電
機２を駆動するように構成している。プロペラ１の下端
Ｔと地表面４の間の空間Ｓにガイド板５を支柱８で支持
して設け、該ガイド板５で空間Ｓを流れる空気をプロペ
ラ１に誘導する。この際、ガイド板５の前端６は地表の
境界層δ１に相当する分だけ地表面４から上げ、後端７
はガイド板５の境界層δ２に相当する分だけプロペラ１
の下端Ｔから下げることによって、両境界層の風の低速
部分のプロペラ１への導入をカットすると良い。
置は地表面４に鉄塔３を立設し、該鉄塔３の頂部にプロ
ペラ１を取付け、該プロペラ１の回転軸の回転力で発電
機２を駆動するように構成している。プロペラ１の下端
Ｔと地表面４の間の空間Ｓにガイド板５を支柱８で支持
して設け、該ガイド板５で空間Ｓを流れる空気をプロペ
ラ１に誘導する。この際、ガイド板５の前端６は地表の
境界層δ１に相当する分だけ地表面４から上げ、後端７
はガイド板５の境界層δ２に相当する分だけプロペラ１
の下端Ｔから下げることによって、両境界層の風の低速
部分のプロペラ１への導入をカットすると良い。
【００１５】この様にしてガイド板５の設置によって得
られる風速分布は、例えば曲線Ｑに示すように、従来例
の風速分布である曲線Ｐに比較して風速が増速される。
そして増速された平均風速の角度βは従来の角度αより
も少なくなり、プロペラ１の向きはこの角度βに合わせ
て設定される。
られる風速分布は、例えば曲線Ｑに示すように、従来例
の風速分布である曲線Ｐに比較して風速が増速される。
そして増速された平均風速の角度βは従来の角度αより
も少なくなり、プロペラ１の向きはこの角度βに合わせ
て設定される。
【００１６】南風、即ち南西〜南東の範囲の風の風力を
利用する場合は、ガイド板５の表面に太陽電池９を設け
て、発電することにより、下記のように日中の発電出力
を大幅に増大させることができる。
利用する場合は、ガイド板５の表面に太陽電池９を設け
て、発電することにより、下記のように日中の発電出力
を大幅に増大させることができる。
【００１７】プロペラ１の直径ＤをＤ＝４８ｍ、平均風
速ＷをＷ＝７ｍ／ｓとした場合、従来の風力発電装置の
出力は約１５０ｋＷになるが、これに対して流線解析
（二次元解析）により概略計算した結果、本風力発電装
置では平均風速の増加により、最適形状のガイド板５を
設けた場合の風車出力は少なくとも１０％以上増加して
１６５ｋＷ以上が可能となることが判明している。更に
ガイド板５の長さＬ＝Ｄ、幅Ｂ＝１．２Ｄとすると太陽
電池の面積は２７６５ｍ2となるので、この太陽電池の
出力は約１６５ｋＷとなりこの出力が加わると、合計発
電出力３３０ｋＷ、即ち従来出力の約２．２倍程度の発
電出力が日中得られることになる。
速ＷをＷ＝７ｍ／ｓとした場合、従来の風力発電装置の
出力は約１５０ｋＷになるが、これに対して流線解析
（二次元解析）により概略計算した結果、本風力発電装
置では平均風速の増加により、最適形状のガイド板５を
設けた場合の風車出力は少なくとも１０％以上増加して
１６５ｋＷ以上が可能となることが判明している。更に
ガイド板５の長さＬ＝Ｄ、幅Ｂ＝１．２Ｄとすると太陽
電池の面積は２７６５ｍ2となるので、この太陽電池の
出力は約１６５ｋＷとなりこの出力が加わると、合計発
電出力３３０ｋＷ、即ち従来出力の約２．２倍程度の発
電出力が日中得られることになる。
【００１８】また、ガイド板５の形状は上記例のように
傾斜板に限定されるものではなく、図５及び図６に示す
ようにガイド板５−２を円筒ないし円錐台形状としても
良く、要は風車のプロペラ１の下端から地表面４までの
空間Ｓに設けて該空間Ｓを流れる風をプロペラ１に誘導
し、プロペラ１の出力が増大するような形状であれば良
い。
傾斜板に限定されるものではなく、図５及び図６に示す
ようにガイド板５−２を円筒ないし円錐台形状としても
良く、要は風車のプロペラ１の下端から地表面４までの
空間Ｓに設けて該空間Ｓを流れる風をプロペラ１に誘導
し、プロペラ１の出力が増大するような形状であれば良
い。
【００１９】特に風向きが大幅に変化する地域に対して
は、図３、図４に示すように、ガイド板５−１を鉄塔３
に嵌合する回転軸受１０に固定し、鉄塔３を中心として
ガイド板５−１を回転可能に保持し、該ガイド板５−１
の向きをプロペラ１と同時に風向きに対して常時最適に
制御することにより、風向き如何にかかわらずガイド板
５−１の発電力増強効果を一定に保つことができる。
は、図３、図４に示すように、ガイド板５−１を鉄塔３
に嵌合する回転軸受１０に固定し、鉄塔３を中心として
ガイド板５−１を回転可能に保持し、該ガイド板５−１
の向きをプロペラ１と同時に風向きに対して常時最適に
制御することにより、風向き如何にかかわらずガイド板
５−１の発電力増強効果を一定に保つことができる。
【００２０】また、風力の増強効果は若干落ちるが、図
５及び図６に示すようにガイド板５−２を鉄塔３を中心
とする円筒又は円錐台で構成することにより、ガイド板
５−２の制御を必要とせずに発電力増強効果を常に一定
に保ち得るのみならず、ガイド板５−２の南面や屋根面
に太陽電池（図示せず）を取り付けることにより一層の
発電力増強を図ることができる。なお、この場合ガイド
板５−２の建設費がかさむが、屋根を設けた密閉構造に
して家屋や温室などに利用することができる。
５及び図６に示すようにガイド板５−２を鉄塔３を中心
とする円筒又は円錐台で構成することにより、ガイド板
５−２の制御を必要とせずに発電力増強効果を常に一定
に保ち得るのみならず、ガイド板５−２の南面や屋根面
に太陽電池（図示せず）を取り付けることにより一層の
発電力増強を図ることができる。なお、この場合ガイド
板５−２の建設費がかさむが、屋根を設けた密閉構造に
して家屋や温室などに利用することができる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載の発
明によれば、風車のプロペラ下端から地面までの空間に
該空間を流れる風をプロペラに導くガイド板を設けたの
で、比較的簡単なガイド板の追加だけで風力発電量を増
大させることができる。
明によれば、風車のプロペラ下端から地面までの空間に
該空間を流れる風をプロペラに導くガイド板を設けたの
で、比較的簡単なガイド板の追加だけで風力発電量を増
大させることができる。
【００２２】また、請求項２に記載の発明によれば、ガ
イド板上に太陽電池を取付けたので、該ガイド板を太陽
電池の架台として共用でき、更に従来利用が困難であっ
た風車前面の敷地を太陽電池の敷地として利用でき、風
力発電と太陽電池発電のそれぞれの発電送電に必要な諸
電気設備を共用できるなど、結果的に経済的に発電量を
大幅に増加せしめることが可能となる。
イド板上に太陽電池を取付けたので、該ガイド板を太陽
電池の架台として共用でき、更に従来利用が困難であっ
た風車前面の敷地を太陽電池の敷地として利用でき、風
力発電と太陽電池発電のそれぞれの発電送電に必要な諸
電気設備を共用できるなど、結果的に経済的に発電量を
大幅に増加せしめることが可能となる。
【００２３】また、請求項３に記載の発明によれば、ガ
イド板を鉄塔を中心として回転可能に保持せしめ、ガイ
ド板の向きを風向きに対して最適になるように制御する
ことによって、風向きが大幅に変化する地域に対して
も、常にガイド板の発電力増強効果を一定に保つことが
できる。
イド板を鉄塔を中心として回転可能に保持せしめ、ガイ
ド板の向きを風向きに対して最適になるように制御する
ことによって、風向きが大幅に変化する地域に対して
も、常にガイド板の発電力増強効果を一定に保つことが
できる。
【００２４】また、請求項４に記載の発明によれば、風
向きに応じてガイド板を制御する必要がなく、常に一定
の発電力増強効果が得られ、しかもガイド板に太陽電池
を取り付けることにより、発電力増強を図ることができ
る。
向きに応じてガイド板を制御する必要がなく、常に一定
の発電力増強効果が得られ、しかもガイド板に太陽電池
を取り付けることにより、発電力増強を図ることができ
る。
【図１】請求項１に記載の発明に係る風力発電装置の概
略構成及び風車が受ける風速分布を示す図である。
略構成及び風車が受ける風速分布を示す図である。
【図２】図１のＸ矢視図である。
【図３】請求項３に記載の発明に係る風力発電装置の概
略構成を示す図である。
略構成を示す図である。
【図４】図３のＹ矢視図である。
【図５】請求項４に記載の発明に係る風力発電装置の概
略構成を示す図である。
略構成を示す図である。
【図６】図５のＺ矢視図である。
【図７】従来のこの種の風力発電装置の概略構成及び風
車が受ける風速分布を示す図である。
車が受ける風速分布を示す図である。
１ プロペラ ２ 発電機 ３ 鉄塔 ４ 地表面 ５ ガイド板 ５−１ ガイド板 ５−２ ガイド板 ６ ガイド板の前端 ７ ガイド板の後端 ８ 支柱 ９ 太陽電池 １０ 回転軸受
Claims (4)
- 【請求項１】 地面から所定の高さの空間に設置された
風車を動力とする風力発電装置において、 前記風車のプロペラ下端から前記地面までの空間に該空
間を流れる風をプロペラに誘導するガイド板を設けたこ
とを特徴とする風力発電装置。 - 【請求項２】 前記ガイド板上に太陽電池を取付けたこ
とを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置。 - 【請求項３】 前記ガイド板を前記風車を支持する鉄塔
を中心として回転可能に保持せしめ、該ガイド板の向き
を風向きに対して最適になるように制御することを特徴
とする請求項１に記載の風力発電装置。 - 【請求項４】 前記ガイド板を前記風車を支持する鉄塔
を中心とする円筒又は円錐台状で構成したことを特徴と
する請求項１に記載の風力発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10096879A JPH11270455A (ja) | 1997-12-26 | 1998-03-24 | 風力発電装置 |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36903297 | 1997-12-26 | ||
| JP10-26393 | 1998-01-23 | ||
| JP9-369032 | 1998-01-23 | ||
| JP2639398 | 1998-01-23 | ||
| JP10096879A JPH11270455A (ja) | 1997-12-26 | 1998-03-24 | 風力発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11270455A true JPH11270455A (ja) | 1999-10-05 |
Family
ID=27285383
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10096879A Pending JPH11270455A (ja) | 1997-12-26 | 1998-03-24 | 風力発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11270455A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1359320A1 (en) * | 2002-04-10 | 2003-11-05 | Hans Grassmann | Shrouded fluid flow turbine |
| KR100969595B1 (ko) | 2008-04-24 | 2010-07-12 | 한국에너지기술연구원 | 풍속보정용 구조물 |
| CN101970867A (zh) * | 2008-02-14 | 2011-02-09 | 丹尼尔·法伯 | 流偏转装置构造 |
| KR20110036798A (ko) * | 2008-05-28 | 2011-04-11 | 스테판 데이비드 보이드 | 풍력 전환기 |
| KR101260379B1 (ko) * | 2008-09-01 | 2013-05-08 | 민승기 | 풍력 및 태양광 발전기용 블럭 |
| CN109185041A (zh) * | 2018-10-15 | 2019-01-11 | 河海大学 | 一种凹式多孔型风力机增能装置 |
| WO2022229407A1 (en) * | 2021-04-29 | 2022-11-03 | Winnowave Sl | Wind guide system comprising modules |
| US12486824B2 (en) | 2021-06-15 | 2025-12-02 | Winnowave Sl | Wind farm system comprising improved wind guide configuration |
-
1998
- 1998-03-24 JP JP10096879A patent/JPH11270455A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040824 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050125 |