スポンサーサイト

上記の広告は1ヶ月以上更新のないブログに表示されています。
新しい記事を書く事で広告が消せます。

エコ発電 その4

小型の一般向けの水力発電について考えてみた。 水の流れがあれば24時間発電が可能であることは間違いない。しかし、水資源はどこにでもある訳ではないので、限定された地域での設置になってしまう。 また、水量と水の高低差で水車の回転が決まるので水源の調査と水路の確保が重要となる。
設置場所の水路確保や配管工事は、その土地の環境や地形に合わせたカスタムメイドとなり、 設置には それなりの経験・技術が必要となる。
そして、使用にあったては、泥などの汚れによる水路の詰まりなども考えれし、定期的な水源の調査や水路の管理も必要になるはず。もちろん、水車本体のメンテも必要。
私の個人的な考えでは、小型の水力発電機(1-2kw程度)では綺麗な水でないとシステムのメンテが大変で一般向には難しいかもしれない。 
ゆっくり回る昔ながらの水車にベルトやギャーを付けて回転を上げ、発電機を駆動する方がよい様に思う。また、回転する軸の振れが大きい場合は、Vベルトなどでテンションをかけるのもいいと思う。(コグベルトも悪くはないが、厳密には断続的なので、振動が出るときがある。)

どちらにしても、安定した水源の確保と管理がネックになることは間違いない。

水資源の豊富な日本で上下水道、小河川、農業用水などで、管理体制をしっかりすれば水力発電はすばらしものになると思います。

⇒エコ発電その1 ワット数について
⇒エコ発電その2 太陽光発電
⇒エコ発電その3 風力発電

more»

エコ発電 その3 風力発電機

カルフォルニア州の内陸でネバダ州におよぶモハビ砂漠(Mojave Desert)には、大規模な太陽光発電所があるとは先に書きましたが、風力発電所も多くPalm Springsの3000機を超える風力発電機は目を見張るものがあります。

Palm springs Wind Mill

日本では大型の風力発電機は年々増えているが、その反面問題が指摘されてマイナスイメージが先に立っているような気がします。
しかし、現在 大型から小型まで色々なタイプ・種類の風力発電機があり、一般的に正確な認識がされていないのが現状だし、私自身は可能性が高いシステムだと思います。そして、なぜマイナス・イメージになったかも考えてみたい。

太陽光発電のように一般住宅に設置できる小型の風力発電機の可能性について調べることにした。

最初に一般家庭の電力を補える発電量を考えると、前回(エコ発電その1)で云いましたが日本の平均的電力消費量325kWhを考慮すると、発電するためには最低500Wの発電機が必要ということになる。

しかし、 通常の風力発電機のワット数は定格での出力であり、何社かのデータを調べたが、この定格のワット数を出力するには風速10-12メートル/秒で、 実用的な使用範囲ではない。風速10メートルを超えると傘をさせないほどだ。

ここで仮にの使用環境を定格の15% 風速で約5メートル/秒と仮定し、1kwと3kwの発電機で計算すると...

1.0kw x 15% x 24時間 x 30日 = 108kwh

3.0kw x 15% x 24時間 x 30日 = 324kwh

上記のように1.0kwの風力発電機で電力の33%、3kwはほぼ100%を補う計算になる。
 余談ですが、通常メーカーの資料を見ると定格出力(Rated)と最大出力(Max)が記載されています。定格は工業規格などでも定められていますが、簡単に云えば製品が安定して起動するためのメーカーの保障値で、定格出力と最大出力が同じ場合と、定格出力が低い場合があります。基本的には定格を超えない使用が必要。

ただし、上記はあくまでも計算上のことで実際は風力によって大きく変化するので、設置地域・装置の高さなどを含め、風力測定データ、気象情報などから算出する必要があります。

*風力の調査を充分行わないで設置すれば「回らない!」「発電しない!」などの問題が発生してしまうこともある。

簡単で安価な風速計でPCに接続してエクセルに指定した間隔でデータを記録できる製品があるので、この様な簡単な製品でも事前に設置予定場所のデータを取ることが出来ると思う。(発電機のの構造によっては、風速と風向きの両方のデータが必要になる。)

wind-sensor.jpg csvData.jpg

次に風力発電機の種類について考える。
大きく分けて水平軸(プロペラタイプ)と垂直軸タイプに分かれる。ほとんどの大型の風力発電機が水平軸(プロペラタイプ)となっている。
fan001.gif

水平軸の特長としては、効率がよく低速から高速まで安定して、コンパクトなデザインが可能。欠点としては羽に方向性があるため、効率を上げるためには、風向きが変わった際、首を回転さえて軸を風の方向に合わせる必要がある。小型のモデルで首の水平回転の振りに加え、上下方向に振る機能を追加しているメーカーもあります。

その他に小型水平軸タイプの問題点は、

羽にFRPやカーボンファイバーを採用するケースが多く、ファイバーの粉塵が微量でも出る可能性がある。

高速で羽が回転した際、ノイズが発生する。

羽に方向性があるので、支柱に偏ったモーメントがかかる可能性があり、支柱の剛性と設置工事について留意する必要がある。

fan002.gif
それに対して垂直タイプは、水平タイプに比べると効率がやや落ち、コンパクトではないが、低回転駆動でノイズが少く、羽に方向性がないので、どの方向からの風でも回転・駆動する。羽に軽合金を使用すれば、粉塵の問題も少なくなる。

WindGenerator001.jpg

ただ、垂直式は水平式と同じ発電量をするにはボディーを大きくする必要があり、逆に大きいと風速が低いと回転が弱く発電量が減る。初期コストも高い。安定した風量がある土地で、環境のことを考えた場合は、ゆっくり回転する垂直式が良いように思える。


風力発電機からDC(直流)で電力を出力すれば、太陽光発電と併用して使用することが出来るので、設置場所の環境から太陽光と風力の割合を算出して、お互いの欠点を補うシステムも可能なはずです。

>参考接続図はこちら


太陽光パネルや大型風力発電機の製造には大規模な工場設備が必要となり、工場ラインの設備や入れ替えなど多くの材料やエネルギーを消費するとこになります。 それに対して小型風力発電は小規模な工場でも生産が可能です。
設備投資が少ないと云う意味でも小型風力発電機はエコだと思います。

以前よりエコな風力発電に興味がありましたので、米国の小型風力発電機メーカーを調査したり、資料を集めていました。
そして、縁があって米国の小型風力発電メーカーのものを価格を抑えて日本にも販売が出来るようになりました。レギュレータ内蔵で、簡単にバッテリーに充電できるものです。 御興味のある方はこちらを見てください。



>>その4へつづく...


⇒エコ発電その2 太陽光発電
⇒エコ発電その4 水力発電

more»

エコ発電 その2

カルフォルニア州の内陸でネバダ州にかけてモハビ砂漠があり、そこには大規模な太陽光発電所やが数ヶ所ある。 

Solar Plant

一般向けの太陽光発電を考えると...
日本では個人用の発電システムとして国からも援助金が出ることもあり太陽パネルが主流のようである。ここカルフォルニアの我が家にも数年前に太陽光パネルの宣伝チラシが何度か送られて来たが、景気が悪いこともあるが、最近はまったく見かけない。近所の住宅地を周って調査したが、ほとんど設置されておらず、高級住宅街で少し見る程度だ。
設置価格を調べると1ワットあたり10-15ドル程度で、税金の控除や援助金は州や装置によって違いがあるようだ。

太陽光パネルは大手メーカーが参入しているだけあって、発電の性能も上がって安定している。
発電しない夜は、昼間バッテリーに充電した電力を使うか、昼間の余った電力を電力会社に売り(売電)、夜は買うという形。日差しが少なく発電が少ない時も同じ形になる。
バッテリーへの充電量は限られるので、季節や天候などの発電量の変化を長期的考えた場合、余分に発電した電力を電力会社に売電の方が得だ。また、バッテリーの寿命も3年程度と考えると、コストが増す。



メンテナンスを考えると....

パネル面のホコリや汚れを定期的にクリーンアップする必要あり、屋根の上の設置の場合、素人では危険を伴う。 また、自分で出来ない場合は業者に頼む必要がある。

10年内に張替えが必要な屋根材では、パネルの下の屋根材張替えにどのように対処するか?場合によっては一度パネルを取り外す必要がある。

SolarPanelH.jpg

太陽光パネルの寿命は20年程度と云われているが、数年後にはもっと高性能な製品や低コストのものが出てくる可能性がある。仮に10年程度で新しいモデルに入れ替えるとしたら、資源の面でエコとは云えなくなる。新モデルを追加して旧モデルと併用して使うことが望ましいが、日本の家屋では太陽光パネルの設置場所に制限がある。

その3へつづく...



⇒エコ発電その3 風力発電
⇒エコ発電その4 水力発電




more»

エコ発電 その1

私の生まれたところは空気の汚れた町で、小学校のころは光化学スモック注意報が出たり、朝礼の時にスモッグの影響で生徒がバタバタ倒れたことが記憶に残っている。
そして現在でもCo2含め環境問題は山積みの状態だ。
そんな中、アメリカで自分の会社を設立したのもあって、色々なエコ発電について検証してみることにした。大容量の発電に関しては大手に任せるとして、個人で導入出来る小型発電を対象に考えて行きたいと思う。

sun00.gifFusha1.gif


[kWhとkWについて]
一般の人の目線で発電容量について考えてみる。
まず、発電の容量を示す場合、kWとkWhという単位が飛交うが、一般の人に誤解を招きやすい。双方の単位が別物としても、kWhの単位は数値が大きくなるので、発電量が多く感じる。
この二つの単位の違いを簡単な例で説明すると、バケツで川に水汲みに行く仕事があるとしよう。バケツを一つ持つ子供とバケツを二つ持つ大人を想像してほしい。この子供と大人の能力の違いがkWと考える。そして、それぞれが一時間で川から汲んできた水の量がkWhとなる。

簡単に発電量を計算すると、

1kWで発電を1時間発電すると1kWh、2時間発電すると2kWh、30分では0.5kWh

2kWで発電を1時間発電すると2kWh、2時間発電すると4kWh、30分では1kWh

ここで水汲みの話しに戻ると、天気のいい日は二人共元気で、バケツいっぱいに水を汲んで運び、天気の悪い日は元気がなくなりバケツに汲む水を減らして運ぶ。天気の悪い日は子供も大人も1時間で運んだ水は減る訳だ。

現実的な数値として、日本の一般家庭の消費電力平均は、調査方法や調査団体により多少の違いが出ていますが、2005年度調査では月に300~350kWh。年間では3600~4200kWh程度です。
平均の325kWhを補うために何KWの発電機が必要か計算すると...

325kwh  ÷ 24時間 ÷ 30日= 457W

457Wですので約500ワット程度の発電機が最低必要となります。
しかし、これは計算上のことで、実際は発電機のタイプ、設置場所、環境、天気によって大きく左右されす。そして、効率を考えると もっとワット数の大きい発電機が必要になります。 その2へ つづく...

⇒エコ発電その2 太陽光発電
⇒エコ発電その3 風力発電
⇒エコ発電その3 水力発電




more»

Powered by FC2 Blog

FC2Ad


Copyright © 技術屋のアメリカ-インチ生活 All Rights Reserved.

上記広告は1ヶ月以上更新のないブログに表示されています。新しい記事を書くことで広告を消せます。