太陽光 反射 集光器   応用編
(順次 説明追加 )

1 ソーラークッカー(簡単利用編)        すぐにでも出来る
 焦点に 鍋 釜 フライパン ヤカン などを置き 太陽の熱で 加熱調理する 一番単純な利用法
 気膜反射鏡は 空気を入れて膨らますだけで 精度の良いパラボラ鏡が出来るので 大きな反射鏡を 手軽に持ち運びが出来る。
専用の 熱を吸収しやすい調理器を 組み合わせれば ガスコンロ並の加熱能力を得ることが出来る
(反射鏡2M程度あれば グループでのバーべキュウも可能である 直接加熱では焦げてしまうので セラミック等で間接加熱すれば 炭火に近い火力を得ることが出来る。)

長所
・燃料が不要 ・高温が得られる ・太陽の恵みで料理すると美味い?
短所
・時間と共に 反射鏡を位置合わせしなければならない ・昼で天気が良くなければ 料理が出来ない。

2 携帯パラボラアンテナ(番外利用編)     すぐにでも出来る
キャンプ 登山などに携行できる 軽量なパラボラアンテナを 作ることが出来る(BS CS チューナーを持ち運ばなければならない)
これにより どこでも 衛星放送を受信できるようになる(音声だけでも聞こえれば 緊急時に役に立つ >携帯BSチューナー開発が必要?
 前ページの収熱部にアンテナ受信部を設置するだけで 簡単に出来る。
 軍事用通信機などに需要があるかどうか 分からない

3 携帯太陽発電(太陽電池、熱電素子 利用)         すぐにでも出来る
前ページの収熱部に太陽電池又は熱電素子を設置した物で 緊急用電源となる(風力 水力より 手軽に発電できる) 太陽電池だけの物より発電電力が格段大きく取る事が出きる。
ただし 太陽が出ていないと利用できない また 時間と共に位置の調製が必要

4 大規模太陽熱発電(熱サイクル利用編)          ちょっと時間と金が掛る
長い焦点距離を持つ 気膜反射鏡を 個々に姿勢制御して 複数の反射鏡の終点を一点に集め 高温を得る (ヘリオスタット集光システム)
反射鏡自身が軽量なので 個々のサーボシステムが小型で良く 一つの反射鏡を大きく 低コストで作成できる。

発電は各種ヒートサイクルを利用できるので発電効率はよくなる。太陽エネルギーは集光することにより 非常に質の高いエネルギーとなり、複合熱サイクル を用いることで 非常に高い効率を得ることが可能である。
発電規模が巨大になれば 良いシステムとなるが システム設備 メンテナンスにコストがかかる。

風力 太陽複合発電所 (提案)
風力発電の施設には 高い塔があり、其の下の地べたが開いているので、地べたに ヘリオスタット集光システム を作り、等の風車の邪魔にならない所に 太陽電池なり 収熱部を設けてヒートサイクルで風車の動力源(発電機は併用する)として発電すれば、 コストパフォーマンスの優れた ハイブリット 発電が可能となるのだが!
(天気の良い日は風が弱く、天気の悪い日は 風が吹くので システム効率が 非常によくなる)


5 屋根裏発電システム(太陽電池、熱電素子 利用)        ちょっとで出来る
 一般家屋の 屋根に取り付けるタイプの集光型太陽電池(熱電素子)発電ユニットで、かまぼこ状の反射ミラーの線焦点上に集光型太陽電池を配置する。
地球の自転方向の角度を追尾制御して 太陽光を集光し発電する。(コスト低減のため 1軸追尾とする)
 一般木造家屋は屋根の耐過重が小さいが 機膜構造の反射ミラーと線上の太陽電池の組合せで 屋根への負担は殆んど無く、後付けるも簡単である。


詳細検討5   

6 大規模太陽発電(太陽電池、熱電素子 利用編)            ちょっとで出来る
 支持ワイヤーにて パラボラミラーを複数個を 列をなすように吊り上げ、ワイヤーをテンションアームにて押し引きして ミラー軸を太陽方向へ常時自動追尾する。
ミラーは軽量なので ワイヤーの橋渡しの出来るところであれば どこでも設置可能であり、ミラー及び支持構造が簡単なので追尾する動力も小型で良い。
 また 設置の方向は水平、垂直、斜めと自在であり 建造物に附加する場合も 重量負荷が少ない。

詳細検討6    発電コスト 六円/kw 十円/kwh(2001/8/17訂正) 以下の実現   Patent Pending 


7 自動車用 緊急電源(バッテリー上がり時の対策編)           すぐにでも出来る
 携帯太陽発電と 同じであるが自動車バッテリー用に充電専用として 置く
バッテリ上がりでも 大きな反射鏡(2mぐらい)を 太陽の方向に向けておくと 急速充電が出来る。
あくまで 非常用なので通常は 空気を抜いて トランクに仕舞っておいても 嵩張らない。駐車場に電源のない場合の補充電としても利用可能。


8 簡易太陽炉(良質高温エネルギー編)                      すぐにでも出来る
 前ページの収熱部に カボーングラファイト等の高温に耐え 反射率の低い ”るつぼ”を置くことで 容易に高温が得られる。
理論的には 太陽表面温度(6000度)まで 可能 実験では4000度近くまで得ることが出来るようである。
3000度程度あれば 水を水素と酸素に熱還元できるので、水素燃料を直接作り出すことも可能である。


9 宇宙 人工衛星利用                                    民間では無理?だが 難しくは ない
 宇宙空間での太陽電池の広げる方法に”みうら折り”等の特殊な方法で 狭い空間に 収納して 空間内で広げられるように工夫されているが、
気膜(宇宙区間でも 使える)ミラーを ロケット内にて折りたたんでおき 宇宙空間でガスを吹き込むことで 容易に巨大なパラボラミラー 又はパラボラアンテナを構築できる。
ミラー面に紫外線硬化樹脂などを積層しておけば 紫外線を受けた後には その形状を保持して 例えガスが抜けても 安定した形状を保つことが出来る。
宇宙空間では 風 重力の作用が無いので 膜構造を一旦造形してしまえば 姿勢制御の加速度によるGだけなので 地上より容易に巨大なミラーを作成することが出来る。
 また 動作も風船が膨らむ動作だけなので トラブルの可能性も少なく 動作の信頼性が上がり 積載重量も軽減され、積載形状も隙間を埋める形で積載できるので積載効率も上がる。
 この様に 非常に有用なシステムとなるが 採用される 見込みは? 宇宙で風船を膨らませようと考える発想が無かったようだ(特許を調べて)
 いずれにせよ 民間産業レベルでは 預かり知らぬ 技術となりそうである。
   尚 アメリカでは  ”Inflatable Fresnel Lenses as Concentrators for Solar Power ”
   勝手に引用図

風船の表面にフレネルレンズを 整形して 集光する アイデアが NASAで開発中で有るらしい(考案元のEntech社は1億8250万円の開発契約を受けているらしい)
※ 此方のアイデアの方が簡単で軽量 低コストになるのだが NASAD さん 1/10でも 予算ください
 IN USA で もうひとつ 風船で宇宙船を作るアイデア発見 ”The AG-Pod ” と言う 風船宇宙船

気膜構造は これからの宇宙開発に欠かせない技術になるのでは?
(一応 似たような物 発見したので 反射鏡は無いかと検索しましたが 見つかりませんでした。 もちろん日本国特許及びweb情報は調べて有ります?
”Inflatable Antenna” で NASAでは 宇宙実験まで完了していました 宇宙では常識見たいです。しかし 日本では”膨張式アンテナ”と呼ばれていますが 情報が無い
(なぜか 日本の宇宙計画では フラットパネル方式となっている <宇宙では集光方式のが効率 コスト 共に有利なはずだが?)
  参考に http://www.lgarde.com/programs/iae.html ただ 通常の太陽光発電としての情報は見つかりませんでした)

10 太陽光塩作り(自然の塩を 簡単に)                     需要があれば できます。
 ソーラークッカーと同様であるが 天然塩作り(天日干し)は 海水を天日で濃度を高めるでしか 利用されていないので 天火干しの 後行程として
パラボラミラーにより 高温で 一挙に水分を蒸発させてしまう。 すべて太陽からの恵みで処理すれば おいしい塩が出来そうである?
 ついでに 太陽光発電で 海水ポンプも駆動して 太陽エネルギーのみで オートメーション製造装置で 美味い塩を安価に供給する。

11 成層圏発電プラットホーム (巨大飛行円盤発電)          相当がんばれば 出来る?
成層圏 高度15Km程度にパラボラ円盤飛行船を浮かべ 位置、姿勢を制御して集光発電する。
高度15Kmでは 雲は無く 常時太陽光を高エネルギー状態で受ける事ができるので 昼間の安定電源として利用できる。

常時 浮遊させておくには夜間も位置制御しなければならないが 夜間は地上より 動力電源を確保してやれば良い
 電力の送電には SPS構想のマイクロ波送電 または 15000m 程度で有れば有線でも可能である。
アルミ電線φ10mmで 15000mでは 電線重量は約3200kg 気圧1/10でヘリュウム浮力は0.01kg/m2となるので 必要堆積は3200/0.01=320000m2
球形とすればその直径は 半径72M 膜体及び発電機 推進器 含めて その1.5倍程度 直径200M程度で可能ではないか?
アルミφ10mmで 100A流すとして 100万ボルト 送電するとすれば 1億ワット(100MW)できる
カーボンファイバー(アルミ並送電能力 関電開発済?)にて送電できるとすると 比重はアルミの1/2 で1600kgで済む
送電線は やはり2本必要なので φ7.5mm*2 と言うところか (カーボンウイスカの高張力軽量 送電線 出来るかもしれない)

直径200mの集光器で発電できる出来る電力は 太陽光 1kw/m2として効率25%(熱電-光電ハイブリット方式)で 7.8MW
 これを 巨大風力発電と比較してみると 建造費 風力1MW/億円 で利用率20%程度 (送電ロスは考慮しない)
成層圏発電(直径200m球)の製造費が 1基 10億円と過程(量産すれば 2−3億程度は可能かと考えるが)
利用率は1/2 昼間は安定して発電が出来るので 風力の20%の2.5倍の実質能力があるので 7.8MW/10億円 * 2.5倍 =2MW/億円
風力の約2倍のコストパフォーマンスである。 そして この方式は 都市近郊で実現が可能であるので送電ロスが発生しないし 送電設備も必要としない
(地上に少々影の出来るところが発生するが 問題はこれくらいであろう) 発電特性も昼間+ 夜多少− で電力事情にも適合する)

構造 
直径200m程度の透明膜体の中にアルミ蒸着した膜で反射膜形成し その焦点に発電機(太陽光+熱電素子 or熱機関)にて発電を行なう。
反射面を常時太陽光の方向に向けるため プロペラ推進器で 位置 姿勢を制御  送電線には基本的には 位置保持の応力は掛らないので 大きな強度は必要としない。
必要であれば 電波中継器 を設け 静止人工衛星の代替機能を設けておく
基本性能
発電能力 8MW(たぶん 以上) 日の出から日の入りまで(地上より長い)
夜間 消費電力 数kw(殆んど負荷とはならない)
建造費
一基 5億円程度(実現すれば 高性能風力発電の5倍程度のコストパフォーマンスを示す これは 火力発電以上のコストパフォーマンスと言える)
詳細検討11


12 海上浮遊発電システム(浮き袋 発電)         ちょっとで出来る
これは 6 の大規模太陽発電 を 海上(川でも湖でも)に浮かべた物で 構造が軽いので 水に浮く だけの物であるが。
 日本中土地がないとは言え 川 海など 水面は 殆んど利用されていないし 都市部にも多くの面積が存在する これを 利用しない手はない。
(前述の塩作り 淡水製造プラント なども 海面に 浮遊施設とすれば 建設コスト は 激減する)

13 太陽熱冷暖房                   ちょっとで出来る
 太陽熱をそのまま エアコンの熱源(熱源であるが冷房も可能)に利用する。 電気に変換してヒートポンプを駆動するより 効率がよくなる。

14 その他
 太陽光は集光することで 良質のエネルギーとなるので さまざまな応用が考えられる。
ただ 日本の天候では 散乱光が多く 集光型では直接光しか集光できないため 利用できるエネルギーは 日射エネルギーの約半分になる。
散乱光でも発電できるフラットパネル型はこの点で有利であるが 規模により相対的にコストが高くなる。
このために 日本では集光型発電は 頓挫しているようであるが 設備コストが安くなれば 経済メリットも生じてくる。