JP2023161787A - Energy storage device, and energy storage method - Google Patents
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Abstract
Description
Translated fromJapanese本発明は、エネルギー保存装置およびエネルギー保存方法に関する。 The present invention relates to an energy storage device and an energy storage method.
近年、より多くの人々が手ごろで信頼でき、持続可能かつ先進的なエネルギーへのアクセスを確保できるようにするため、エネルギーの効率化に貢献する再生可能エネルギーの活用に関する研究開発が行われている。これに関連して、夜間や電力需要の低い時間帯に懸垂支持される錘を上昇させて位置エネルギーを蓄積し需要の多い時間帯に錘を自重降下させて発電し、発電した電力を供給する技術が知られている（例えば、特許文献１および２参照）。 In recent years, research and development has been carried out on the use of renewable energy that contributes to energy efficiency, in order to ensure that more people have access to affordable, reliable, sustainable and advanced energy. . In this regard, a suspended weight is raised at night or during periods of low electricity demand to accumulate potential energy, and during periods of high demand, the weight is lowered under its own weight to generate electricity and supply the generated electricity. Techniques are known (for example, see
ところで、再生可能エネルギーの活用に関する技術においては、錘の降下距離を確保するために高層の建造物が必要となったり、自重落下する錘の速度を一定するための減速機構を設置する必要があるため構造的なスペースやコストがかかることが課題である。 By the way, in the technology related to the utilization of renewable energy, it is necessary to have a high-rise building to ensure the descending distance of the weight, and it is necessary to install a deceleration mechanism to keep the speed of the falling weight constant due to its own weight. Therefore, the problem is that it requires structural space and cost.
本発明の態様は、このような事情を考慮してなされたものであり、上記課題の解決のため、設備の構造的なスペースやコストをより抑制することができるエネルギー保存装置およびエネルギー保存方法を提供することを目的の一つとしたものである。そして、延いてはエネルギーの効率化に寄与するものである。 Aspects of the present invention have been made in consideration of such circumstances, and in order to solve the above problems, an energy storage device and an energy storage method that can further reduce the structural space and cost of equipment are provided. One of its purposes is to provide This in turn contributes to energy efficiency.
この発明に係るエネルギー保存装置およびエネルギー保存方法は、以下の構成を採用した。
（１）：この発明の一態様に係るエネルギー保存装置は、回転体の回転動作に伴い錘を上昇及び下降可能に支持する支持部と、所定条件または所定の信号により前記錘を上昇または下降させる制御部と、前記錘が下降する際の前記回転体の回転動作によって発電する発電部と、を備え、前記支持部は、前記錘が水中を下降するように水上または水面から所定距離以内の位置に設けられる、エネルギー保存装置である。The energy storage device and energy storage method according to the present invention employ the following configuration.
(1): An energy storage device according to one aspect of the present invention includes a support part that supports a weight so as to be able to rise and fall as the rotating body rotates, and a support part that raises or lowers the weight according to predetermined conditions or a predetermined signal. a control unit; and a power generation unit that generates electricity by the rotational operation of the rotating body when the weight descends; It is an energy storage device installed in
（２）：上記（１）の態様において、前記錘は、水を充填可能な空間部と、前記水分を給脱可能な開口部とを備えるものである。 (2): In the aspect of (1) above, the weight includes a space that can be filled with water and an opening that can supply and remove the moisture.
（３）：上記（２）の態様において、前記開口部は、前記錘の底部と天部とを含む複数の位置に設けられるものである。 (3): In the aspect of (2) above, the openings are provided at a plurality of positions including the bottom and top of the weight.
（４）：上記（１）の態様において、前記錘と前記回転体との組を複数備え、前記制御部は、複数の錘のうち一以上の錘を順次下降させて発電制御を行うものである。 (4): In the aspect of (1) above, a plurality of pairs of the weights and the rotating bodies are provided, and the control unit performs power generation control by sequentially lowering one or more of the plurality of weights. be.
（５）：上記（４）のの態様において、前記制御部は、電力需要量に基づいて不足分の電力量を導出し、導出した不足分の電力量に応じて、前記複数の錘のうち、水中に下降させる錘の数を決定するものである。 (5): In the aspect of (4) above, the control unit derives a shortage of electric power based on the electric power demand, and selects one of the plurality of weights according to the derived shortfall of electric power. , which determines the number of weights to be lowered into the water.
（６）：上記（１）の態様において、風力によるプロペラの回転により発電する風力発電設備から所定距離以内に設置され、前記風力発電設備による発電時に使用される一部の構成と物理的または電気的に接続されるものである。 (6): In the aspect of (1) above, it is installed within a predetermined distance from wind power generation equipment that generates electricity by rotating a propeller caused by wind, and is physically or electrically connected to a part of the configuration used when generating electricity by the wind power generation equipment. It is connected to
（７）：この発明の一態様に係るエネルギー保存方法は、エネルギー保存装置のコンピュータが、支持部により回転体の回転動作に伴い錘を上昇及び下降可能に支持し、所定条件または所定の信号により前記錘を上昇または下降させ、前記錘が下降する際の前記回転体の回転動作によって発電し、前記支持部は、前記錘が水中を下降するように水上または水面から所定距離以内の位置に設けられるものである。 (7): In the energy storage method according to one aspect of the present invention, the computer of the energy storage device supports the weight using the support part so as to be able to rise and fall in accordance with the rotational movement of the rotating body, and according to predetermined conditions or a predetermined signal. The weight is raised or lowered, and power is generated by the rotational action of the rotating body when the weight is lowered, and the support part is provided on the water or within a predetermined distance from the water surface so that the weight descends in the water. It is something that can be done.
上記（１）～（７）の態様によれば、設備の構造的なスペースやコストをより抑制することができる。 According to the aspects (1) to (7) above, the structural space and cost of equipment can be further reduced.
以下、図面を参照し、本発明のエネルギー保存装置およびエネルギー保存方法の実施形態について説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of an energy storage device and an energy storage method of the present invention will be described with reference to the drawings.
［全体構成］
図１は、実施形態に係るエネルギー保存装置の構成図である。エネルギー保存装置１００は、水上または水面から所定距離以内の位置に設けられる。水上とは、例えば、洋上や湖上等の所定距離以上の水深を有するものである。水面から所定距離以内の位置とは、例えば、後述する錘を海や湖等の水中に落下（水中を下降）させることができる程度に近い陸地を含む。図１の例では、洋上に浮かぶ浮体１０の上にエネルギー保存装置１００が設けられている。浮体１０とは、少なくともエネルギー保存装置１００が設置された状態で海面に浮かぶことができる浮力を有する。浮体１０は、浮島や大型船舶等の任意の形態であってよい。浮体１０は、本実施形態の発電（例えば、洋上発電）に関する作業を実施するためのプラットフォームである。以下では、エネルギー保存装置１００が洋上に設置されているものとして説明する。[overall structure]
FIG. 1 is a configuration diagram of an energy storage device according to an embodiment.
エネルギー保存装置１００は、例えば、支持部１１０と、速度調整部１２０と、モータ１３０と、制御部１４０とを備える。モータ１３０は、「発電部」の一例である。支持部１１０は、回転体１６０の回転動作に伴い、回転体１６０の回転により巻き取りまたは繰り出されるロープ１７０の先端に接続された錘１８０を上昇及び下降可能に支持する。ロープ１７０は、例えば、ワイヤー等のケーブルである。錘１８０の詳細については後述する。
速度調整部１２０は、錘１８０の落下速度（下降速度）が一定速度となるように回転体１６０の回転速度を調整する調整機構を有する。一定速度とは、回転体１６０（より具体的には回転軸１６２）の回転によって発電が可能となる速度である。なお、実施形態では、海中に錘１８０を落下させるため、海水の抵抗力を利用した減速が行われる。そのため、空中で落下させる場合に比して速度調整部１２０の負荷を軽減させることができると共に、高負荷に対応した性能を有する高価な速度調整部１２０を用意する必要がないため、設備コストを抑制できる。 The
モータ１３０は、回転体１６０の正方向（錘１８０の落下時の回転方向）の回転エネルギー（運動エネルギー）を電気エネルギーに変換して発電する。モータ１３０によって発電された電力は、送電系統（不図示）を介して電力需要者等に供給される。また、モータ１３０は、例えば外部からの電力供給により、回転体１６０を錘１８０の落下時の回転方向とは逆方向に回転させ回転動作（逆回転動作）によって海底に落下した錘１８０を引き上げる。 The
制御部１４０は、エネルギー保存装置１００を制御する機能を有する。例えば、制御部１４０は、所定条件または所定の信号により錘１８０を上昇または下降させる制御を行う。図２は、制御部１４０の機能構成の一例を示す図である。制御部１４０は、例えば、通信部１４１と、記憶部１４２と、発電制御部１４３と、調整制御部１４４と、駆動制御部１４５とを備える。発電制御部１４３と、調整制御部１４４と、駆動制御部１４５とは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予めＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリ等の記憶装置（非一過性の記憶媒体を備える記憶装置）に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ－ＲＯＭ等の着脱可能な記憶媒体（非一過性の記憶媒体）に格納されており、記憶媒体がドライブ装置に装着されることでインストールされてもよい。 The
通信部１４１は、例えば、支持部１１０、速度調整部１２０、モータ１３０と通信する通信インターフェースである。また、通信部１４１は、外部装置と通信を行ってもよい。外部装置とは、例えば洋上風力発電設備や海流発電設備等の他の発電設備であってもよく、エネルギー保存装置１００や他の発電設備を管理する管理サーバであってもよい。 The
記憶部１４２は、上記の各種記憶装置により実現される。或いは、記憶部１４２は、ＳＳＤ（Solid State Drive）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、またはＲＡＭ（Random Access Memory）等により実現されてもよい。記憶部１４２には、例えば、制御部１４０が実行するプログラムや設定情報、その他各種情報が格納される。 The
発電制御部１４３は、第１の所定条件を満たす場合に錘１８０を下降させて発電を行う。第１の所定条件とは、例えば外部の発電設備が電力不足となり、不足分の電力を発電する必要が生じた場合である。また、発電制御部１４３は、第１の所定条件を満たすか否かを判定することに代えて、外部装置から錘１８０の下降または発電を指示する所定の信号を受け付けた場合に、信号に対応する処理を実行してもよい。 The power
発電制御部１４３は、発電する場合には、錘１８０を海底に落下させ、落下中の回転体１６０を正方向に回転させる（正回転させる）ことにより、回転体１６０の回転軸１６２に連結したモータ１３０によって発電させる。 When generating power, the power
調整制御部１４４は、速度調整部１２０により錘１８０の落下速度が一定速度で等速に落下するように回転体１６０の回転速度を制御する。等速に落下させることにより、安定した電力量を発電させることができる。また、調整制御部１４４は、必要な電力量以上の余剰電力が発電されないように錘１８０を落下途中で停止させる制御を行ってもよい。 The
駆動制御部１４５は、第２の所定条件を満たす場合に、海底に落下した錘１８０を上昇させる制御を行う。第２の所定条件とは、例えば、錘１８０を引き上げるだけでの余剰電力がある場合や、夜間等の電力の使用料金が安い場合である。なお、駆動制御部１４５は、第２所定条件を満たすか否かを判定することに代えて、外部装置から錘１８０の上昇（引き上げ）を指示する所定の信号を受け付けた場合に、信号に対応する処理を実行してもよい。また、駆動制御部１４５は、錘１８０を引き上げる場合には、モータ１３０を駆動させて回転体１６０を正方向とは逆方向に回転（逆回転）させ、ロープ１７０を巻き取る制御を実行する。 The
図１の例において、錘１８０を回転体１６０の回転軸１６２の位置から落下させる場合、回転軸１６２の位置（高さ）から海底までの距離Ｄ１を位置エネルギーとして持つことができるため、海底までの錘１８０の移動によって位置エネルギーを回転体１６０の運動エネルギーに変換することができ、回転体１６０の回転動作によってモータ１３０によって発電することができる。また、エネルギー保存装置１００は、洋上で浮いているため、建物等の高い位置に設置させる必要がなく、重量制約が小さくなる。 In the example of FIG. 1, when the
次に、図１に示す実施形態におけるエネルギー保存と発電の仕組みについて図を用いて説明する。図３は、エネルギー保存装置１００におけるエネルギー保存と発電の仕組みについて説明するための図である。なお、図３の例では、錘１８０の位置エネルギーの変化に伴い回転体１６０を回転させて運転エネルギーに変換される様子を概略的に示している。また、図３の例において、時刻Ｔ１１が最も早く、時刻Ｔ１２、Ｔ１３の順に遅くなっているものとする。 Next, the mechanism of energy storage and power generation in the embodiment shown in FIG. 1 will be explained using diagrams. FIG. 3 is a diagram for explaining the mechanism of energy storage and power generation in the
時刻Ｔ１１では、例えば、外部からの電力（または動力）によって、回転体１６０を逆回転させてロープ１７０を巻き取ることで錘１８０を海面付近まで引き上げている。時刻Ｔ１において、位置エネルギーが最大であるものとする。このときの電力は、余剰の再生エネルギー電力でもよく、後述するようにエネルギー保存装置１００に併設された洋上風力発電設備や太陽光発電設備、海流発電設備等の他の電力設備の電力であってもよい。また、時刻Ｔ１において錘１８０を引き上げた後、浮きを取り付けたり、回転軸１６２にラチェット機構を設けて発電時以外で正回転しないように制御することで、錘１８０を海面付近に固定させる。 At time T11, for example, the
時刻Ｔ１２は、電力不足等による電力必要時に錘１８０を海底に向けて落下させ、回転軸１６２と連結したモータ１３０で発電させている。海中に錘１８０を落下させることで、錘１８０の位置エネルギーを回転体１６０の運動エネルギーに変換させる。時刻Ｔ１３は、錘１８０が海底まで落下した状態を示している。この状態では回転体１６０の回転が停止するため、発電されない状態となる。 At time T12, when electric power is required due to a power shortage or the like, the
なお、錘１８０は、海中に入れるため、腐食しない金属または腐食しにくい金属であって、且つ、所定の重さを有する必要がある。所定の重さとは、少なくとも海水＋αの重さである。αは、例えば、モータ１３０（発電部）や回転体１６０の動き出しの抵抗力を超える重量と海水中の抵抗を超える重量とを加算した重さである。また、αは、例えば、モータ１３０や回転体１６０の動き始め分の初速に対するエネルギーが別途与えられる場合に、動いているモータ１３０や回転体１６０を回し続けるのに必要な抵抗を超える重量と海水中の抵抗を超える重量とを加算した重さであってもよい。海水中の抵抗とは、例えば、海流等の影響が含まれてよい。 Note that since the
また、錘１８０の形状については、図１の例に限定されるものではなく、例えば中性浮力を利用可能な形状（例えば錘の内部を空洞にして海水を出し入れさせる形状）にしてもよい。 Further, the shape of the
図４は、実施形態に適用される他の錘の一例を示す図である。図４は、他の錘１８０Ａの垂直方向の断面図の一例を示す図である。錘１８０Ａは、例えば、アイボルト１８１と、本体部１８２と、下部開口部１８３と、上部開口部１８４とを備える。図４の例では、本体部１８２の底部に下部開口部１８３が１つ設けられ、本体部１８２の天部に上部開口部１８４が１つ設けられているが、下部開口部１８３および上部開口部１８４のそれぞれは、複数の位置に設けられてもよい。 FIG. 4 is a diagram showing an example of another weight applied to the embodiment. FIG. 4 is a diagram showing an example of a vertical cross-sectional view of another
アイボルト１８１は、頭部がリング状になっており、ロープ１７０の端部を結ぶために利用される。本体部１８２は、内部に空間部（空洞）を有する形状の中空錘である。空間部は、水分（海水等の液体）が充填可能である。下部開口部１８３および上部開口部１８４は、水分を給脱可能な開口部である。下部開口部１８３は、錘１８０を海中に入れたときに海水が本体内部に注入される孔である。上部開口部１８４は、下部開口部１８３から海水が注入されることで、本体内部の空気を排出させる孔である。また逆に錘１８０を海中から空中に出した場合には、下部開口部１８３は、錘１８０内部の海水を排出する孔となり、上部開口部１８４は、本体内部に空気を注入する孔となる。 The
図５は、図４に示す錘１８０Ａを落下させた様子について説明するための図である。図５では、錘１８０Ａの本体内部に海水が注入される様子を簡略的に示している。また、図５において、時刻Ｔ２１が最も早く、時刻Ｔ２２、Ｔ２３の順に遅くなっているものとする。 FIG. 5 is a diagram for explaining how the
時刻Ｔ２１は、海中に錘１８０を落とした時点の状況を示している。海中に錘１８０を落とすことで、次第に下部開口部１８３から海水が錘１８０Ａの内部に注入され、注入される海水量に伴って上部開口部１８４から空気が排出される（時刻Ｔ２２）。そして時刻Ｔ２３において、海水によって錘内部が満水状態（空気が完全に抜けた状態）になる。これにより、単に空洞のない球体の錘よりも海水との表面積が大きくなるため、海水による抵抗を大きく受けるため、錘１８０Ａの落下速度をある程度抑制することができる。このように、落下速度に応じて錘の形状を調整することで、安定した落下速度に調整し易くすることができる。 Time T21 indicates the situation at the time when the
なお、上述した実施形態のエネルギー保存装置１００は、例えば、風力発電や海流発電等の既存の発電設備から所定距離以内に設置（併設）されてよい。例えば、エネルギー保存装置１００が風力によるプロペラの回転により発電する風力発電設備に併設される場合、回転体１６０を風力発電のプロペラの回転軸に物理的に接続したり、風力発電設備の発電部や送電系統を流用するように電力的に接続する構成にしてもよい。 Note that the
図６は、他の発電設備付近に設置されるエネルギー保存装置１００について説明するための図である。なお、図６の例では、他の発電設備の一例として風力発電設備２００を示している。風力発電設備２００は、例えば、風の運動エネルギーを風車（風力タービン）によって回転エネルギーに変換し、そのエネルギーを発電部に出力することで電力（電気エネルギー）に変換する。 FIG. 6 is a diagram for explaining an
図６の例において、風力発電設備２００は、浮体１０に設けた基礎２０２上にタワー２０４を設置し、タワー２０４の上部に複数のプロペラ（ブレード）２０６が回転軸２０８を中心に回転するように設けられている。また、風力発電設備２００は、例えば、回転軸２０８の回転数を発電に必要な回数まで増速する増速機２１０と、回転軸２０８の回転を停止または減速させるブレーキ装置２１２と、回転エネルギーを電力に変換する発電機（発電部の一例）２１４とを備える。また、図６の例では、風力発電設備２００の発電機２１４によって発電された電力を需要者に供給するための送電系統ＰＧが設けられている。また、エネルギー保存装置１００の通信部１４１は、風力発電設備２００と通信可能な状態で接続される。 In the example of FIG. 6, the wind
ここで、エネルギー保存装置１００と風力発電設備２００とが併設されている場合のエネルギーの供給について説明する。図６の例において、エネルギー保存装置１００の制御部１４０は、風力発電設備２００と通信を行い、外部から要求された必要電力需要量と風力発電設備２００で発電可能な電力量とを取得し、必要電力需要量から発電可能電力量を減算して不足分の電力量があるか否かを判定する。そして、不足分の電力量がある場合に、制御部１４０は、錘１８０を落下させて発電する制御を行う。なお、制御部１４０は、風力発電設備２００から直接不足電力量に関する情報を受信した場合や、発電指示を受信した場合に、錘１８０を落下させて発電する制御を行ってもよい。また、制御部１４０は、例えば、天気予報や災害発生時等の情報、過去の統計情報等に基づいて将来における不足電力量を予測し、予測した不足電力量に基づく発電制御を行ってもよい。 Here, energy supply when the
また、図６の例において、エネルギー保存装置１００は、風力発電設備２００による発電時に使用される一部の構成と物理的または電気的に接続されてもよい。この場合、制御部１４０は、風力発電設備２００が風力発電を行っていない場合に、回転体１６０の回転軸１６２を、クラッチ機構等を用いて発電機２１４に物理的に連結させる制御を行って、発電機２１４を用いて回転軸１６２の回転に基づく発電を行ってもよい。また、制御部１４０は、クラッチ機構等を用いてプロペラ２０６の回転軸２０８に回転体１６０を連結させて回転体１６０の回転によって回転軸２０８が回転するように制御してもよい。 Furthermore, in the example of FIG. 6, the
また、制御部１４０は、切り替え制御により、風力発電設備２００の送電系統ＰＧと電気的に接続して、モータ１３０により発電された電力を需要者に供給してもよい。このように、風力発電設備２００の発電機２１４をモータ１３０の代わりに流用したり、風力発電設備２００の送電系統ＰＧを流用することで、エネルギー保存装置１００の設備コストをより抑制することができる。 Further, the
また、制御部１４０は、錘１８０を引き上げる場合には、風力発電設備２００により発電された電力を用いてもよい。実施形態では、例えば風力発電等における余剰電力を、その場で錘を引き上げるための別のエネルギーに変換して位置エネルギーとしてエネルギーを保存しておき、不足時に錘を海底に落下させて再度電気に変換することで、電力をバッテリ等に蓄電しておく必要がなく、電力を無駄なく有効に活用することができる。 Furthermore, when pulling up the
例えば、風力発電設備２００や太陽光発電設備、海流発電設備等は、天候等の影響によって、その日の発電量が大きく異なるため、毎日安定した電力量を供給できない場合があった。そこで、実施形態のエネルギー保存装置１００を併設させることで、不足分の電力はエネルギー保存装置１００による電力で補間することができ、逆に天候によって多く作り過ぎた余剰電力は錘１８０を引き上げるための電力として有効利用することができる。更に、風力発電設備２００や太陽光発電設備等の再生エネルギーの設備は、建物等がない洋上（水上）に設置されることが多いため、実施形態のエネルギー保存装置１００との親和性が非常に高い。 For example, the wind
［処理フロー］
図７は、実施形態に係るエネルギー保存装置１００において実行される処理の一例を示すフローチャートである。図７の例において、制御部１４０は、例えば、電力需要量を導出する（ステップＳ１００）。なお、ステップＳ１００の処理では、エネルギー保存装置１００の個別の電力需要量に代えて（または加えて）、エネルギー保存装置１００付近（所定距離以内）に設置された他の発電設備における電力需要量であってもよい。[Processing flow]
FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of a process executed in the
次に、制御部１４０は、電力が不足しているか否かを判定する（ステップＳ１０２）。電力が不足していると判定した場合、制御部１４０は、錘１８０を海底に落下させて回転体１６０を正回転させ（ステップＳ１０４）、回転体１６０の回転エネルギーを電気エネルギーに変換して発電を行う（ステップＳ１０６）。次に、制御部１４０は、発電した電力を、送電系統等を介して電力需要者に供給する（ステップＳ１０８）。 Next, the
また、ステップＳ１０２において、電力が不足していないと判定した場合、制御部１４０は、錘１８０が海底に落下した状態であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。錘１８０が海底に落下した状態であると判定した場合、既存の余剰電力や外部から取得した余剰電力等を利用して回転体１６０を逆回転させて錘１８０を引き上げる（ステップＳ１１２）。これにより、余剰電力を有効に活用することができる。また、ステップＳ１１０の処理において、錘１８０が落下した状態でないと判定した場合、本フローチャートの処理は、終了する。 If it is determined in step S102 that there is no shortage of power, the
＜変形例＞
次に、変形例について説明する。実施形態におけるエネルギー保存装置１００は、例えば、錘と回転体との組を複数備え、制御部１４０は、複数の錘のうち一以上の錘を順次下降させて発電制御を行う。この場合、制御部１４０は、必要な電力量に応じて落下させる錘の数を調整してもよい。<Modified example>
Next, a modification will be explained. The
図８は、エネルギー保存装置１００の変形例を示す図である。なお、図８の例では、エネルギー保存装置１００が風力発電設備２００付近に設けられているものとし、更に、エネルギー保存装置１００のうち、特に回転体１６０と、回転軸１６２と、錘１８０との関係のみを概略的に示すものとする。 FIG. 8 is a diagram showing a modification of the
変形例では、回転軸１６２にそれぞれが個別で回転する複数の回転体１６０を設け、各回転体１６０には、回転によって繰り出しまたは巻き取られるロープ１７０を有し、それぞれのロープ１７０の先には、錘１８０が設けられている。なお、図８の例では、２つの回転軸１６２Ａ、１６２Ｂに、それぞれ複数の回転体１６０－ａ１～１６０－ａ１２、１６０－ｂ１～１６０－ｂ１２が設けられており、それぞれの回転体に対応付けてロープ１７０と錘１８０－ａ１～１８０－ａ１２、１８０－ｂ１～１８０－ｂ１２が設けられている。また、回転軸１６２Ａ、１６２Ｂに並列された複数の回転体のうち、一つの回転体の回転によって回転軸は回転するが、他の回転体は回転しないような機構を有している。 In a modified example, a plurality of
制御部１４０は、複数の回転体を順次落下させることで、回転軸１６２Ａ、１６２Ｂを長時間回転させることができるため、必要な電力量が大きい場合であっても発電させることができる。 Since the
例えば、図８に示す変形例において、制御部１４０は、風力発電設備２００に対して必要な電力需要量と風力発電設備２００の発電可能電力量とから不足電力量を取得し、取得した不足電力量に対応して、海底に落下させる錘１８０の数を決定する。この場合、制御部１４０は、一つの錘１８０を落下させることによって得られる発電量を管理しておくことで、不足電力量に応じて落下させる錘の数を決定することができる。また、制御部１４０は、決定した数の錘１８０を順次落下させて発電する制御を行う。なお、並列した錘１８０を落下させた場合に海流等の影響により海中でロープ１７０が絡まることがないように、制御部１４０は、錘１８０ごとに所定間隔のオフセットを設けて設置されていてもよく、落下させる場合に並列に設置された錘１８０のうち、所定間隔が空いた位置の錘１８０を落下させてもよい。 For example, in the modification shown in FIG. 8, the
また、図８に示すように二つの回転軸１６２Ａ、１６２Ｂを有する場合に、エネルギー保存装置１００は、それぞれの軸の回転によってモータ１３０による発電が可能となるように回転軸１６２Ａ、１６２Ｂとの連結機構が設けられていてもよい。 Furthermore, when having two
図９は、複数の回転軸との連結機構について説明するための図である。図９の例では、モータ１３０に接続される回転軸１６２にギア（gear）１６４が設けられており、また、各回転軸１６２Ａ、１６２Ｂのそれぞれにもギア１６４Ａ、１６４Ｂが設けられている。また、図９の例では、図８に示す回転体１６０－ａ１～１６０－ａ１２、１６０－ｂ１～１６０－ｂ１２を、回転体１６０－ａ、１６０－ｂと簡略化して示している。例えば、制御部１４０は、落下させる錘の位置に応じて、モータ１３０と連結させる回転軸を特定する。具体的には、制御部１４０は、錘の落下によって回転する回転軸をモータ１３０と連結させる回転軸として特定する。そして、制御部１４０は、特定した回転軸に設けられたギア１６４Ａまたは１６４Ｂと、モータ１３０と連結した回転軸１６２のギア１６４とが噛み合うように切り替え制御を行い、お互いのギアを介して錘による回転軸の回転エネルギーをモータ１３０に伝達させる。これにより、複数の回転軸が存在する場合であってもモータ１３０を流用して使用することができる。 FIG. 9 is a diagram for explaining a connection mechanism with a plurality of rotating shafts. In the example of FIG. 9, a
なお、図８に示すように複数の回転軸を有する場合には、回転軸ごとに発電を行うモータが設けられていてもよい。また、変形例に示す各錘は、同じ重さや形状のものでもよく、異なる重さや形状であってもよい。また、図８の例では、回転体１６０を有する支持部１１０を、複数の錘を独立して上昇及び下降可能に支持するように複数設けて、複数の支持部のうち、不足電力量に対応する数の支持部を回転軸１６２に対して選択的に接続して、回転軸１６２を回転させるような切替機構を設けていてもよい。 Note that in the case of having a plurality of rotating shafts as shown in FIG. 8, a motor that generates power may be provided for each rotating shaft. Furthermore, the weights shown in the modified examples may have the same weight and shape, or may have different weights and shapes. In the example of FIG. 8, a plurality of
［処理フロー］
図１０は、変形例におけるエネルギー保存装置によって実行される処理の一例を示すフローチャートである。図１０では、図７に示すステップＳ１００～Ｓ１１２の処理と比較して、ステップＳ１０４、Ｓ１１０の処理に代えて、ステップＳ１２０～Ｓ１２４の処理を有する点で相違する。したがって、以下では、主にステップＳ１２０～Ｓ１２４の処理を中心として説明する。[Processing flow]
FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of processing performed by the energy storage device in the modified example. 10 differs from the processing in steps S100 to S112 shown in FIG. 7 in that the processing in steps S120 to S124 is included instead of the processing in steps S104 and S110. Therefore, the following description will mainly focus on the processing in steps S120 to S124.
ステップＳ１０２の処理において、電力が不足していると判定した場合、制御部１４０は、不足電力量に応じて海底に落下させる錘１８０の数を決定する（ステップＳ１２０）。例えば、次に、制御部１４０は、決定した数の錘を順番に海底に落下させて回転を正回転させ（ステップＳ１２２）。回転体の運動エネルギーをモータ１３０によって電気エネルギーに変換して発電を行う（ステップＳ１０６）。 In the process of step S102, when it is determined that the power is insufficient, the
また、ステップＳ１０２の処理において、電力が不足していないと判定した場合、制御部１４０は、少なくとも一つの錘１８０が落下した状態であるか否かを判定し（ステップＳ１２４）、少なくとも一つの錘１８０が落下した状態であると判定した場合に、余剰電力等を利用して回転体を逆回転させて錘を引き上げる制御を行う（ステップＳ１２２）。 Further, in the process of step S102, if it is determined that there is no shortage of power, the
以上の通り説明した実施形態によれば、エネルギー保存装置１００において回転体１６０の回転動作に伴い錘を上昇及び下降可能に支持する支持部１１０と、所定条件または所定の信号により錘１８０を上昇または下降させる制御部１４０と、錘１８０が下降する際の回転体１６０の回転動作によって発電するモータ（発電部の一例）１３０と、を備え、支持部１１０は、錘１８０が水中を下降するように水上または水面から所定距離以内の位置に設けられることにより、構造的なスペースやコストをより抑制して電力を供給することができる。そして、延いてはエネルギーの効率化に寄与することができる。 According to the embodiment described above, in the
例えば、実施形態によれば、例えば、海の海面や、海底の長さを利用することで、位置エネルギーを確保するために上下方向の構造物を作ることなく、自然の地形を有効活用して発電することができる。また、実施形態によれば、洋上発電所に錘と回転軸を設置し、余剰電力にて錘を上昇させ、電力不足時に錘を海中に落下させることで、位置エネルギーを回転エネルギーに変換し、発電機を回すことで電力に変換することができる。また、実施形態によれば、錘の重さを海水同等＋αの質量にすることで、中性浮力により等速運動で海中に移動させ、発電機の回転数を一定に保ちやすくすることができる。そのため、安定した電力を生成することができると共に、速度調整部等の構成への負荷を軽減させることができる。 For example, according to the embodiment, by making use of the sea surface or the length of the ocean floor, natural topography can be effectively utilized without creating vertical structures to secure potential energy. It can generate electricity. Further, according to the embodiment, a weight and a rotating shaft are installed in an offshore power plant, the weight is raised using surplus power, and the weight is dropped into the sea when there is a power shortage, thereby converting potential energy into rotational energy. It can be converted into electricity by turning a generator. Further, according to the embodiment, by making the weight of the weight equal to seawater + α, it is possible to move the weight into the sea with uniform motion due to neutral buoyancy, making it easier to maintain the rotational speed of the generator constant. . Therefore, stable electric power can be generated, and the load on the configuration such as the speed adjustment section can be reduced.
上記説明した実施形態は、以下のように表現することができる。
プログラムを記憶した記憶装置と、
ハードウェアプロセッサと、を備え、
前記ハードウェアプロセッサが前記プログラムを実行することにより、
支持部により回転体の回転動作に伴い錘を上昇及び下降可能に支持し、
所定条件または所定の信号により前記錘を上昇または下降させ、
前記錘が下降する際の前記回転体の回転動作によって発電し、
前記支持部は、前記錘が水中を下降するように水上または水面から所定距離以内の位置に設けられる、
ように構成されている、エネルギー保存装置。The embodiment described above can be expressed as follows.
a storage device that stores the program;
comprising a hardware processor;
By the hardware processor executing the program,
The support part supports the weight so that it can rise and fall as the rotating body rotates,
raising or lowering the weight according to predetermined conditions or a predetermined signal;
Generating electricity by the rotational movement of the rotating body when the weight descends,
The support part is provided at a position above the water or within a predetermined distance from the water surface so that the weight descends in the water.
An energy storage device configured as follows.
以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。 Although the mode for implementing the present invention has been described above using embodiments, the present invention is not limited to these embodiments in any way, and various modifications and substitutions can be made without departing from the gist of the present invention. can be added.
１０…浮体、１００…エネルギー保存装置、１１０…支持部、１２０…速度調整部、１３０…モータ、１４０…制御部、１４１…通信部、１４２…記憶部、１４３…発電制御部、１４４…調整制御部、１４５…駆動制御部、１６０…回転体、１６２…回転軸、１７０…ロープ、１８０…錘 DESCRIPTION OF
Claims (7)
Translated fromJapanese所定条件または所定の信号により前記錘を上昇または下降させる制御部と、
前記錘が下降する際の前記回転体の回転動作によって発電する発電部と、を備え、
前記支持部は、前記錘が水中を下降するように水上または水面から所定距離以内の位置に設けられる、
エネルギー保存装置。a support part that supports the weight so that it can rise and fall as the rotating body rotates;
a control unit that raises or lowers the weight according to predetermined conditions or a predetermined signal;
a power generation unit that generates power by the rotational movement of the rotating body when the weight descends;
The support part is provided at a position above the water or within a predetermined distance from the water surface so that the weight descends in the water.
Energy storage device.
請求項１に記載のエネルギー保存装置。The weight includes a space that can be filled with moisture and an opening that can supply and remove the moisture.
An energy storage device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項２に記載のエネルギー保存装置。The openings are provided at a plurality of positions including a bottom and a top of the weight,
3. The energy storage device according to claim 2.
前記制御部は、複数の錘のうち一以上の錘を順次下降させて発電制御を行う、
請求項１に記載のエネルギー保存装置。comprising a plurality of pairs of the weight and the rotating body,
The control unit performs power generation control by sequentially lowering one or more of the plurality of weights.
An energy storage device according to claim 1.
請求項４に記載のエネルギー保存装置。The control unit derives a power shortage based on the power demand, and determines the number of weights to be lowered into the water among the plurality of weights according to the derived power shortage.
Energy storage device according to claim 4.
請求項１に記載のエネルギー保存装置。Installed within a predetermined distance from wind power generation equipment that generates electricity by rotating a propeller caused by wind power, and physically or electrically connected to a part of the structure used when generating electricity by the wind power generation equipment.
An energy storage device according to claim 1.
支持部により回転体の回転動作に伴い錘を上昇及び下降可能に支持し、
所定条件または所定の信号により前記錘を上昇または下降させ、
前記錘が下降する際の前記回転体の回転動作によって発電し、
前記支持部は、前記錘が水中を下降するように水上または水面から所定距離以内の位置に設けられる、
エネルギー保存方法。The energy storage computer
The support part supports the weight so that it can rise and fall as the rotating body rotates,
raising or lowering the weight according to predetermined conditions or a predetermined signal;
Generating electricity by the rotational movement of the rotating body when the weight descends,
The support part is provided at a position above the water or within a predetermined distance from the water surface so that the weight descends in the water.
Energy conservation methods.
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| JP2011511212A (en)* | 2008-02-06 | 2011-04-07 | ローンチポイント テクノロジーズ， インコーポレイテッド | System and method for storing energy |
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- 2022-04-26JPJP2022072342Apatent/JP2023161787A/enactivePending
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