English Here(web-translation) (Natural energy use technology)

自然エネルギー技術
(簡易 水力 風力 発電機 及び 集光型太陽光発電 開発)
(本ページの技術は全てオリジナルですので 無断転用転載禁止 特許出願中)

自然エネルギーは密度が低いがどこにでもある。
基本的にタダのエネルギーで究極のケチルギー(省エネ)でもある。
身近では、太陽熱温水(屋根の上にある 黒い箱)、太陽光発電(現在太陽電池が主流です)
たまに見かける 風力発電(大きな風車)、ダム水力発電(水車は見えません)
見た事のない 潮流発電、潮汐発電、 海流発電、
その他 温泉水温度差発電 地熱発電 波力発電

いろいろ多くの自然エネルギーを利用する方法がありますが、実際は火力 原子力など燃料を燃やして発電する方法が一般的でコストがかかりません。
なぜでしょう、いずれも自然エネルギーは密度が低く、大きな設備で少ししか発電できないため、発電設備が非常に大きくその建設に多大なお金が必要になるからです。

そこで、大きなものを安く作る方法に気膜構造を利用するとゆう手段で大きな回転翼(プロペラのような物)を気膜(風船のような物)で作ってしまいます。
同様に大きなレンズを風船で作り、太陽光を集め(集光)、熱 電気 にします。
 

基本コンセプト

 自然エネルギーを回収するために、回収以上のエネルギーを使わない(トータルエネルギー収支の向上)
 自然環境に変化を与えない(設備の設置による土木建設 構造物を附加しない)
 分散回収(必要なエネルギーを必要なところで、ちりも積もれば山となる)
 コスト対エネルギー発生量を重視(コストアップ要因の必要以上の効率を求めない

基本的にはエネルギーを集めれば実現が可能となる
水力>風力>太陽光と進展してきましたが、一番どこにでもある太陽光直接がパフォーマンスがよさそうです。
(集光型太陽光発電ではある程度の規模以上では一般電力コストを上回ることが出来そうです)

1 浮き輪発電装置
2 芋虫型(潜水艦型?)発電装置
3 風船型風力発電装置
4 くらげ型風力発電装置
5 くらげ型簡易設置法
6 携帯風力発電
7 谷間のくらげ型風力発電
8 深海圧力発電
9 太陽集光発電
10 太陽集光発電 PRAT2 (試作 追加)
11 ヘリオスタット  
12 バーチカルヘリオスタット(製品ページ) 

番外 アルミニュウス風車  (アルミ缶で作る簡単工作)

高度太陽熱発電所
  高効率大規模太陽熱発電所構想  NEW

屋内太陽光発電システム (事務所内で簡単に出来る、採光と発電と温水利用) 2011/4/20 


各説明中に項目詳細にリンクがありますので 参照してください


(本アイデア、技術にて 商品化 実用化 ご協力又は主導 パートナー 大歓迎)


第一弾
浮き輪発電装置
 原理  浮き輪(ゴムボート見たいに底付き)に特殊な形状のヒレを付けて、川の流れによるヒレの抵抗差で 浮き輪を回転させ 発電させる。
(ピンポン球の半分になった 風速計 と 基本原理は同じ で より 抵抗差を大きくした物)


 ヒレの形状は”柔らかいポケット”状で流れ方向の水を受けて膨らんで”ヨットの帆”のように流れを受け留め、反対側の流れではポケットは流れに押しつぶされて水の抵抗が小さくなり 、その抵抗差で浮き袋が回転する。
 安定翼は回転反力を打ち消すためと電線の張力と釣合わせて 流れの横方向の位置を安定させる働きを持つ(無くても良いが有った方が良い)

特徴
1 製作コストが安い
2 設置が簡単 (電線を川岸に固定して 浮き輪を川に浮かべるだけ、 水深も浅くて良い)
3 流れが遅くとも発電できる
4 携帯が楽(空気を抜けば 非常に小さくなる)

考えられる応用
1 キャンプなど野外活動の電源として (バッテリー充電可能 安定出力 静か)
※現在 小電力でバッテリー充電タイプを目標として商品化?(2002/7/18 進化バージョン追加)   2001/5/1現在
(下のくらげ翼が思ったより結果が良いので くらげ翼の方 先行中)2001/5/19現在 
2 災害時の非常電源 (川に浮かべるだけで電灯 ラジオなどが使える)
3 ブイ等の夜間灯火電源 (海でも海流さえあれば発電可能、元々浮く構造なので電球を付ければそのままブイになる)
4 小規模商用発電(橋桁に大型の物を複数設置して常時発電 量産すれば現在の商用発電以下の電力料金も可能)


第二弾

芋虫型(潜水艦型?)発電装置
 原理  ソーセイジ型の浮き袋の周りに螺旋フィン、回転翼を水流で回転させ伝導軸で回転を発電機まで伝え発電する。
浮き袋には 浮力調整の為水と空気を混入させ 程よく潜水させる


 川岸に発電機を設置して、ワイヤーロープで芋虫の頭と連結し、芋虫を川の中に放流する。
川の流れが速い場合は螺旋フィン型、遅い場合は回転翼型と状況により選択。

特徴
1 製作コストが安い
2 設置が簡単 (台風等非常時には 浮き袋のみ撤収も可能))
3 効率のよい発電ができる
4 水深があれば 水中に隠してしまうことが可能

考えられる応用
1 農地の灌漑ポンプ駆動動力として (直に動力を利用できるので コストが低下 高揚定のくみ上げも可能 安定出力 静か)
2 山岳地などの臨時電源 (比較的設置が簡単 発電機のアンカー止め程度)
3 国立公園など 景観を重んじる場所での発電 (すべてを 水中に沈めて 景観を損なわない)
4 大規模商用発電(芋虫”回転体”を複数直列接続して、大動力を得ることが出来、高効率 低設備費を実現できる)


第三弾
風船型風力発電装置
 原理  風船部にヘリュウムガス等で浮力を与え、空中で風を受けると回転翼が”ジャイロコプター”の様に回転力と浮力を発生、その回転力をワイヤーを媒介して地上の発電機を回転させる。

ビルの屋上などに発電機を設置して、風船を浮かせる。
風が吹くと ワイヤーに引っ張られた回転翼は風に流されると共に 斜めになり回転を始める。

特徴
1 製作コストが安い (軽量気体の補填に多少コストがかかる)
2 設置が簡単 (強風等非常時には 撤収も可能))
3 アドバルーンのように高く上げられるので 効率のよい発電ができる(上空の方が風が強い)
4 異常時 落下するようなことが遭っても 構成が膜なので 二次災害を引き起こさない

考えられる応用
1 商業ビルのエコロジー広告効果 (発電電力で風船体を発光させるなど、補助電力)
2 山岳地などの臨時電源 (樹木の上に風船体を上げて発電)
3 パーソナル屋上発電発電 (多少なり エコロジーのお手伝い))
4 商用発電(”回転体”橋梁などより複数吊り下げて”軽量気体なし”での運用)

商用発電 試算

第四弾 (2001/5/12)
くらげ型風力発電装置

原理 吹流しのような 構造で 風を受けたときにはじめて 風車とのしての 形状をなす。骨無し風車である。


 薄い膜と線体のみで作られているため、非常に軽い パラシュートと似た構造である。
違いは 風を受けた時に 回転する。
(色々の用途別タイプ形状が出来る 現在出願基本形態6種類ほど どれが本命になるか検討中)

特徴
1 製作コストが非常に安い(安いパラシュートが5万円ぐらいだそうである 直径 5-10M?) 
2 設置が簡単 (強風等非常時には 撤収も可能))
3 大面積を軽い質量でカバーできるので そよ風程度でも利用可能
4 異常時 構成が膜なので 二次災害を引き起こさない

考えられる応用
1 パーソナル裏庭発電  (殆んど”鯉のぼり”感覚)
2 山岳地などの臨時電源 (収納時の持ち運び性は 他に類を見ないほど)
3 屋上発電発電 (多少なり エコロジーのお手伝い))
4 商用発電(形状と膜材質をよく検討すれば かなりの効率が見込める)

ただ今実験中 (2001/5/28現在経過)  2009/10/31阿藤海サンが被って走った装置の詳細
一応完成すれば ポータブル風力発電機で 夜釣りのお供に キャンプ等での自動車バッテリー充電、電気機器ようNicdバッテリー充電など可能になる予定です。

TV放送用に緊急製作したものを自然風で作動させたビデオ  (YouTube 2011/3/16up)
クラゲ 風力発電 in 計画停電中

第四弾 (2001/5/12)
くらげ型簡易設置法

原理 これは クラゲ型、風船型他 風車を 低コストで設置する方法である



 風が吹いて 風車(水車)が 引っ張られると 回転伝導シャフトが 弾性曲がりを 起こして 風車を風向きに沿わせる
強度的には 少々難点があるが 小型の物では 市販の釣竿が流用できるか?(その他可撓継ぎ手を利用する)

特徴
1 製作コストが安い (取り付けポールと共用しているため)
2 設置が簡単 (シャフトは 釣竿と同じく 伸縮収納可能)
3 三次元方向に風車を倣わせることが可能(上昇気流は非常に良い 下降気流は少々難が)
4 異常時 竿が折れる(中間回転支持を追加すれば 飛散は防げる)

考えられる応用
1 キャンプ等での 簡易発電  (水力も合わせて可能 翼を交換するだけ対応出来る)
2 山岳地などの臨時電源 (樹木の隙間を縫って 樹上に風車を上げて発電)
3 パーソナル屋上発電発電 (多少なり エコロジーのお手伝い))
4 商用発電(”田んぼの 案山子代わりに 発電 灌漑 )


第五弾 (2001/6/11)
携帯風力発電
クラゲ型風車を振り出し式竿と組合せ 折りたたみ時 ”折りたたみ傘”と同じくらいの大きさ 重量を実現します。
(リュックサックの中に入れて 持ち運びができ 重量も300-500gていど 出力5W 風車径500mm 竿2.5m(携帯時400mm)ていど)


 ”クラゲ翼”の実験 を通じ 一番特色のある 方式と考え 超小型軽量 超簡単設置 低価格 を目標とし常時固定式で無く
アウトドアー 登山 緊急バッテリー充電(6-12V) 用途に 利用時設置 を前提とします

特徴
1 製作コストが安い (ある程度の量産化は必要))
2 設置が簡単 (竿を伸ばして 固定するだけ テントの支柱も利用可能)
3 三次元方向に風車を倣わせることが可能(設置がいいかげんでも 動作する)
4 軽量なので バッテリーの携帯より 持ち運び負荷が小さい
5 20m/s程度の風には 耐えられる(実験済)
6 12-15m/s程度の風で 10w程度の出力が可能(実用6m/s程度で1-2W目標)
考えられる応用
1 キャンプ等での 簡易発電 
2 山岳地などの臨時電源 
3 パーソナル屋上発電発電 
4 ”田んぼの 案山子”代わりに +音と光で鳥獣被害を軽減 )
5 長、中期登山等 サバイバル用品としての 緊急電源
6 野外 自動車バッテリー緊急充電(風があれば 2−3時間でセルモーター2−3回は利用可のでは)
7 海難救助用 緊急電源 (救命ボートに付属させておけば 救難信号 を電池切が無く発信可能)
8 電源の無い ボート 湖岸での小電源(携帯GPS ぐらいは利用可能)

※ただいま 勢威開発中(詳細実験経過は”クラゲ翼”参照ください)
   商品として ご興味、商品化販売 製造に関しまして ご協力頂ける方 ご協力お願いいたします。

第六弾 (2001/6/23)
谷間のくらげ型風力発電(連凧型 応用)

 よく山中 谷の間にワイヤーロープを張っているのを見かけ(五月には鯉のぼりが沢山ぶら下がっている)のを見て
”くらげ”をいっぱいぶら下げることができるなと 見ていました。見ているだけでは 何にもならないので 追加して見ました。

谷間にはよく風が通るので 直径5M程度のくらげを 数十個 繋げれば 一個当たり定格1kw?として ??kw 中型の風発程度は可能?
(谷間の小川の流れの方が 気にかかるのですが!)

特徴
1 景観が損なわれる?
2 安易な発想
3 ひょっとしたら 商用発電が可能かも?(失敗しても大きな粗大ゴミを残しません)

第七弾 (2001/8/12)
深海圧力発電(揚水発電に変る エネルギー貯蔵技術)
※フライホール、超伝導、地下空気圧など エネルギー貯蔵技術が提唱されているが 海に囲まれた日本に最適で現実的と考えられる。

 昼間の電力に対応するため、夜間の電力をダムに逆流させて 昼間に逆流させたエネルギーを利用して発電する 揚水発電が行なわれているが
このエネルギーのバッファー機能を低コストで作る技術である。
まづ、深海に風船(膜体構造物)を浮力で浮き上がらないように沈下させ、風力、太陽、余剰電力を使い空気タービンで高圧空気を深海の風船に送り込む
送り込まれた高圧空気は深海の圧力にて保持される(自然の圧力容器)、必要時空気タービンを逆流させて発電する。

深海に沈下させる風船は密閉構造である必要なく、下部は海中に開いていてもよく テントのような構造で良い。
また 海底の地形を応用して 空気溜を形成すれば コストは更に削減できる。
(風船が膨らんだり萎んだりするが 海は十分に広いので 問題は無いと思われる) 
ただし 圧縮 開放時に熱の出入りが発生するので貯蔵効率は悪くなる可能性があり 海水との上手い熱交換の方法も検討する必要がある。

特徴
1 空気が漏れない程度の膜体構造なので 建設コストが安く工期も早く、土地の取得も不要。
2 深海であれば有るほど 同容積に蓄えられる エネルギーは多くなる(コストが安くなる)
3 発電所の多くは臨海部にあるので、設置場所が多く得られ、送電ロスもない。
4 離島等 建設コストがかさむ場所では 太陽、風力等不安定電力の安定化が容易に計れる。
5 万が一膜体が破壊されても、環境に与えるダメージが少ない。
6 容易に設置 撤去が可能 (風船の数で全体の容量の増減が容易)
7 景観が問題視される場所においても、景観は変らない。

※ 特許を調べたところ過去に出願されており、なぜエネルギー関連にて検討されていないか 疑問に思っているが ただ見過ごされた物ならと ここに説明を附加した。



第八弾 (2001/9/6)
太陽集光発電

太陽光を集めて太陽電池にて発電する。
太陽電池の必要面積が少なくて済むので 発電設備コストが 大幅に低減できる。
(太陽に集光器を終止向けておくには 追尾機構が必要であるが これを装備しても 電池パネルより低コストで可能である)
集光レンズ(パラボラミラー)は 空気を入れて膨らませる 透明な円盤状の形状で 反射面にアルミ蒸着等の手段で光を反射する構造として
太陽光の方向に パラボラ面を向けたとき その焦点に光が集まり 太陽光のエネルギーを一点に集約する。

この風船構造の反射ミラーは大型でも製造コストが非常に安く出来、中の空気の出し入れにより 携帯にも便利であり 非常に軽量である。
(注意しなければならないのは 余りに軽すぎて 風に飛ばされてしまう ことがある)
また 電波も光と同様に収束出来るので パラボラアンテナとしての利用も可能である。
高精度のパラボラ面が必要であれば 空気を入れた状態にて高精度パラボラ面となる様 予め反射面の平面を設計しておけば良いので 容易に高精度大型パラボラ面を作成する事が出来る。

特徴
1 膜体構造なので コストが安く 簡単に設置できる。
2 非常に軽量なので 追尾システムが小型低コスト出来、また 設置に関する構造体も低コストとなる
3 未利用時に 折りたためるので 携帯に便利である。
4 異常気象時など 折りたたみ収納が可能である。
5 万が一 自己で 反射鏡が飛んで言っても 軽量なので2次災害が発生しない。
6 面が全て凸なので 埃などが堆積しにくい。
考えられる応用 詳細検討編  < 脅威のコストパフォーマンス
1 キャンプ等での 簡易発電 熱源(ソーラークッキングなど) 
2 携帯パラボラアンテナ(衛星放送であれば受信できる) 
2 山岳地などの臨時電源 熱源
3 パーソナル屋上発電発電 高温熱源
4 高温太陽炉が裏庭で可能(上手くすれば 2000度ぐらいは可能か) 理論的には6000度?
5 長、中期登山等 サバイバル用品としての 緊急電源 熱源
6 野外 自動車バッテリー緊急充電(天気が良ければ短時間で急速充電)
7 収熱部にスターリングエンジン その他 熱サイクルと組合せ 高効率太陽発電。(低コスト ヘリオスタットの構築)
8 宇宙空間での 太陽発電 パラボラアンテナ構造体(折り紙構造 から 風船構造へ)

第九弾 (2001/11/16)
太陽集光発電  PRAT2       ( NEW Patent Pending)

PART1改良型? 多少集光率を犠牲にして 普及型太陽電池 温水に利用できるように考えたもの
パラボラ反射鏡の焦点を再拡散して 光の方向と順方向に 集光させる構造とし、
 また 合わせて 日本国内の天気(曇り)でも 集光できる反射形状をとり 曇りでも集光効率を上げた。

下図は ソーラークッカー応用の一例であるが 集熱部が固定できるので 集熱部が重量が有っても容易に太陽に向けての光軸合わせができるようなった。
また 集熱部の影ができないので より 集光効率がアップする。

  とりあえず ソーラークッカー であるが 反射膜に当たった光は球形の集熱球に当たり これを 加熱する 
集熱球は調理版と一体化されていて 調理版も加熱され、料理ができる・・・・ と言うものである。
(反射膜にて 風船構造としているが パラソルのようなものでもよい)
・・・・・この絵のスケールでは 受光と加熱部の面積比が変らないので あんまり熱くなりませんが ・・・・・・
受光面を直径1.5mとぐらいにすれば 1.2kwホットプレートと同等になる計算です・・・・

特徴(PART1 追加して)
1 加熱部を移動させる必要がないので 太陽に合わせて向きを変えるのが楽で 簡単に設置できる。
2 集光率にもよるが 軸合わせ(太陽の向きに合わせる)が ラフでよい・・・より長時間向きの調節をしなくて済む。
3 曇りでも ある程度は機能する。

考えられる応用 (PART1 追加して)
1 簡易発電 熱源 ソーラークッキング など  
2 太陽熱温水器  冬でも お湯を沸騰させる事ができる
2 小窓による 大量採光・・・・小窓より集光させた光を屋内に取り込む事ができ、曇りでも外より 明るくできる。
3 複数配列のパネルが簡単にできる (ハニカム状の構造になるので 軽くて強い)
4 大規模発電として 熱機関(蒸気タービンなど)を利用する事が より簡単になる。(複数多重太陽追尾させても 熱利用点は不動)
5 太陽電池による 発電でも 太陽電池の必要量が激減する(一般的な 太陽電池では1/2-1/5程度か? それ以上は今の所???)

実験 確認 

応用 詳細

応用 試作 (NEW 公開)


バーチカルヘリオスタット (最新試作)

ゴミ発電、ゴミ減量に太陽光(熱)を応用 構想

PPL ヘリオスタット  ホリゾンタルヘリオスタットアレイ 試作  2012/8/24 


以上 ご興味を お持ちいただけた 企業様   お願い