二か所目の太陽光発電：ピンチ脱出！

ようやく、中部電力から負担金の請求書が来ました。やれやれです。もちろん、これは請求書なので、お金を支払う必要があり、あまり嬉しくない面もあります。しかし、この請求書は「中部電力の技術検討が終了して負担金が確定した」という合図でもありますので、これが実に嬉しい面なのです。何故かと言うと、年度内に負担金が確定しないと、正直、儲けが減ってしまうからです。

２０１５年度の売電単価は２７円です。これを確定させるためには、年度内に経産省の設備認定と中部電力との接続契約の締結の両方を終わらせる必要があるのですが、どちらも、お役所仕事なので、１か月以上時間が掛かります。逆算すると、１月末に設備認定を申請し、２月末に設備認定後、中部電力に接続申請を出して、３月末に接続契約の締結という流れになります。

当然、通常は、経産省の設備認定が確定していないと、中部電力は接続申請を受け付けてくれません。この「通常」というのは、何時やっても良い時期のことで、「通常でない」というのは、早くやらないと売電単価が切り替わってしまう時期のことです。今が、まさに、その「通常でない」時期であります。事実、私の場合も、設備認定が下りたのが３月８日なので、どうやっても年度内に中部電力と接続契約を締結させることは不可能だったのです。しかし、今が「通常でない」時期だったので、特例として、設備認定前に接続申請を出すことが可能だったので、何とか今年度の契約に間に合わせることができました。

実は、中部電力に接続申請を出した時期は、業者と契約する前だったのですが、業者独自の判断で、ちゃんと経産省が設備認定する前に申請書を出していてくれてました。接続申請というのは、電気工事士の業者しか出来ない申請ですので、本当に、助かりました。有難うございました。もし、通産省の設備認定を待って、業者が接続申請していたら、とても間に合いませんでした。


べつに売電単価２７円でも２４円でも、そんなに大差ない？

と思われる方も多いとは思いますが、これは、実に大きいのです。例えるなら、２，７００万円儲かるはずが、２，４００万円の儲けとなり、３００万円も損してしまうことなんです（当たり前ですが・・・）。

今年度も残すところ後二日なので、正直、半々くらいの確率で売電単価２７円が２４円になると思っていたのですが、ようやく何とかなりました。関係者の皆様、ご尽力有難うございました。しかし、あまりにも不確定な状況が続いていたので、銀行との融資契約を遅らせ、しかも、色々と作業をして頂いたソーラー業者とも、未だ契約していない。どちらも急がないと・・・。

二か所目の太陽光発電ピンチ！

二か所目の太陽光発電設備を作ろうと思い、２７円で設備認定を受けて、業者経由で中部電力に接続申請を出しているのですが、未だに負担金の額（技術検討の結果）が出ません。

今年度も残すところ、あと営業日４日。業者は「たぶん、年度末ギリギリになる」と言っていますが、下手をすると年度内には接続契約の締結は無理かもしれません。そうなると、売電単価２７円が無効となり、ローンを頼んだ銀行やソーラー業者との契約もパーになり、トドのつまり、私は利用価値もない土地に対して、安くもない固定資産税を死ぬまで払い続ける羽目になってしまいます。

本当は、中部電力に文句を言いたいところですが、「年度内に締結するなんて何処にも書いてない」と言われれば、それまでです。仕方ないので、太陽光発電を諦めて、家を建てて税金を減らすか・・・、何か栽培して農地のフリして税金を減らすか・・・、計画変更で駐車場にするか・・・、何れにせよ税金が一番辛いです。

試作２号機：翼の製作

試作２号機の羽(翼）は全部で４枚。もちろん、ヨット型風車なので、羽には骨格があり、その骨格を利用して帆を張ります。羽の骨格の素材ですが、塩ビパイプは利用しません。一番細いパイプでも19mm径なので、これでは太すぎます。釣り竿やカーボンパイプを利用することも考えてみたのですが、値段が高過ぎますし、柔らか過ぎます。

結局、ホームセンターで色々探した結果、のぼり旗の横棒に決定しました。私が探した限りでは、横棒がベストです。FRP製なので、細い割には頑丈ですし、もちろん屋外で使ってもOKです。




この横棒を色々組み合わせて、羽の骨格を作ります。試しにペンチで切ってみましたが、意外と簡単に切れました。あとは接続部品を３Dプリンターで作って組み合わせます。翼形は、３本の骨を利用して、台形に近い形にします。理由は特にありません。フィーリングです。あえて言えば、ウィンドサーフィンの帆の形状を参考にしました。

骨３本の囲いの中に、ビニールシートの帆を張ります。ビニールシートは、テーブル用に売っている0.15mmのシートを使用しました。このシートにハトメパンチでハトメ穴を開け、ハトメ穴に紐を通して骨に固定します。

出来上がりは、まだです。羽が４枚も有るので、作るのが面倒くさいです。

試作２号機：アームの製作

アームの製作には、以下の13mm内径の耐衝撃塩ビパイプ を使用します。本当は、もっと細いのが欲しかったのですが、売ってなかったのでしょうがない。我慢します。なお、このブログの画像は、全てアマゾンのリンクです。





アームの長さは適当です。アームをハブダイナモに仮付けして、実際に手で回してみて丁度良い長さを探します。まあ、適当ですが35cm位ですね。サイズが決まったので、以下のパイプカッターで塩ビパイプを切断します。




あれ？　パイプカッターが無い。紛失です。3年くらい前にアマゾンで購入して、そのまま使わずに放置。何処かへ埋もれてしまいました。探したのですが、見つかりません。しょうがないので、近所のホームセンターで安いやつを再購入。安いやつで上手く切断できるか試してみましょう。

ネットでは、「回すとズレてらせん状になってしまう」と書いてあったのですが、パイプを水平にして慎重に1回転すれば、大丈夫。あとは、ネジを締め付けて、グルグル回せば面白い様に切断できます。削りカスも出ないので便利です。念のため、この工具は、もちろん、素人用です。プロは、デカいハサミみたいのを使うそうです。

切断したパイプは、ハブダイナモと接続します。接続部品は、３Dプリンターで印刷したABS部品ですが、このABS部品が問題ありです。フィラメントをケチって内部充填密度を下げてしまったせいか、強度が足りません。まあ、小さい風車なので、それ程強い強度は必要無いのですが、ネジをちょっと強めに締め付けた程度で層の断面で裂けてしまうのでは、使い物になりません。PLAを使えば強度は上がるのですが、暑さでドロドロに溶けたら気持ち悪いです。

ということで、解決策はアロンアロファになりました。塩ビパイプやABSにも使えるのかどうか不明ですが、「耐衝撃」とか「EXTRA」の文字に惹かれて、以下のやつを試しに買ってみました。もしダメだったら、そう書きます。






接続部品として制作したABS部品は、8角形で締め付ける形状にしてしまったので、塩ビパイプの端を削って8角形にして接着面を増やします。塩ビパイプの加工にはミニルーターを持っているので、それを使います。





これは、私の持っているプロクソンです。音が静かで、パワー調節もできて、使いやすいです。安い電池式のミニルーターなら、ダイソーで４００円で売っていましたが、電池式なら、リチウムイオンじゃないと使い物にならないと思います。まあ。コードは若干邪魔ですが、それさえ我慢すれば現状、文句は無いです。

取り敢えず、アームが出来たので、次は、羽（翼）の製作に移ります。

試作２号機：翼の設計

一般的に、風車の場合、翼の設計は非常に重要ですが、今回の試作ではそれほど重要ではありません。理由は、ヨット型風車では翼の形状を改善しても風車の発電効率が大幅に改善しないからです。ヨットやウィンドサーフィンの場合も、セイルはどれも大体似たような形状ですよね。正直、受風面積が同じなら、形状は何でも良いかもしれません。

今回の試作は、大型化したときの実用性を検証することを目的としています。特に、今一番気になる点は、受風面積と発電量の関係です。もし受風面積と発電量が比例関係にあると仮定した場合、風車を大型化して受風面積を200m2（小型風力発電の最大受風面積）にしたときの発電量はどうなるのか？

本当に、お金儲けができるのか？

机上の計算ですが、今回の試作２号機の受風面積は2m2くらいになります。ハブダイナモの2.4Wを100倍して240W。うーん、ソーラーパネル１枚分ですね。これじゃあ、やっぱり、モニュメントにするしかないのか・・・。

気を取り直して、翼のパーツ設計です。下図は、アームに羽を取り付ける部品です。実際に印刷してみたのですが、ちょっとネジを強めに締めたら簡単に割れてしまいました。仕方がないので、ネジは飾りにして、瞬間接着剤で固定します。

しかし、稀に３Dプリンターで拳銃を作る人が居ますが、よくこんなヤワな素材で作りますね。内部充填密度を相当高めているのでしょうか？

試作２号機：アーム取り付け部品

ヨット型風車では、羽をハブに直結しないで、アームを介して羽を接続します。つまり、ハブ＋アーム＋羽という構成です。イメージ的には、サボニウム型風車に似ています。ヨット型風車では、アームを介することにより、ヨットの回る半径を大きくして、スムースに力強く、低速回転する様にします。同じ風速の場合、ヨットの走るスピードは同じですので、風車のローター径が大きければ大きい程、回転速度が遅くなり、高トルクになります。

ただし、アームを長くすると必然的に、ロータの受風面積が大きくなりますので、限界はあります（小型風力発電は200m2以内）。ヨット型風車の場合、受風の形状が円形ではなく、いびつな形状になるので、同じローター径の水平軸風車の半分以下の面積になるとは思いますが、微妙なところです。

取り敢えず、アームは19mm径の塩ビパイプを使います。塩ビパイプは、紫外線の劣化が心配ですが、長時間日光に当てなければ２，３年は持つと思います。接続部品の設計は、からくりメーカー（ダビンチ用）を使います。これは、自作ソフトです。自作なので、私にとっては非常に使いやすいです（他の人は不明）。一番良いところは、STLファイルの穴開きチェックです。これをしくじると印刷結果がグチャグチャになりますが、実は、今回自分の作ったチェック機能を無視して、無理矢理印刷してみたのですが、やっぱりグチャグチャになりました。やっぱり、チェックは大事ですね。

試作２号機：羽の取り付け

試作２号機では、羽をハブダイナモに直結します。倍速機無しですが、ハブダイナモ自体が低速回転で発電しますので直結しても大丈夫です。

ハブダイナモの場合、回すのは軸ではなく、ダイナモ本体の方です。ダイナモ本体を回して、ローター軸の両端を固定することになりますが、羽が邪魔なので片端しか固定することが出来ません。これでは、バランスが悪いので、本当はローター軸の方を回したいのですが、電線の端子が付いているので難しそうです。取り敢えず、ローター軸の片端を支持台に固定して、スポーク穴に羽を取り付けます。

ネットを使って、ハブダイナモに羽を取り付ける方法を色々探してみたのですが、金具を加工したり、プラのまな板を使ったり様々です。どれも、私には難しそう（面倒くさそう）なので、３Dプリンターを使って部品を作成したいと思います。一見大変そうなチョイスですが、私の場合、加工設備や技術が無いので、３Dプリンターの方が楽です。

羽の枚数は４枚。試作１号機で一番良かった枚数です。大型風車の場合、３枚羽が一般的ですが、ヨット型風車は低速回転ですので、羽の枚数を増やさないと、止まってします。また、ヨット型風車では、下の方にある羽は風の抵抗を受けずに遊んでいます。３枚羽を採用してしまうと、最悪２枚が休んで、１枚しか働かない可能性があるので、最低４枚は必須。５枚は重いので、４枚羽に決定しました。

ということで、スポーク穴を利用して、４枚羽を取り付けることにしましたが、ABSで取り付け部品を作ると強度が弱く、風速が強いと破損する可能性があります。といっても、他に選択肢は無いので、４枚まとめて取り付ける様な部品を３Dプリンタで製作します。これは、大きな部品を作って、強度を稼ぐという魂胆です。

試作２号機：設計

最近、オブジェクト指向ばかりやっているせいか、まともに設計をやらなくなってしまいました。では、何をやるのかと言いますとプロトタイピングです。要は、試しに作ってみて、ダメなら作り直しです。試作に費用や手間が掛かる場合には無理な手法ですが、ソフト場合、操作ダイアログとかはエディタで簡単に作れる時代なので、適当にダイアログを作ってスクリーンショットを撮れば設計完了みたいな感じです。

今回の２号機の場合、羽が動く時の反動が大きいので１本支柱のタワーでは無理そうです。頑丈で重たい支持台を作って、それをイスや脚立の上に置いて使用します。出来たのは、以下の様な装置です。L字金具を組み合わせてダイナモの支持台を作成しました。

設計無しというか、積み木ですね。風で飛ばない様にボルトでイスに固定するか、紐でくくります。まあ、風が弱かったら、椅子の上に置いて使用する予定です。

試作２号機：プランニング

私は、ソフト開発の経験しか無いので、試作２号機の開発でも、ソフト的な開発手法を使って開発します。先ずは、プランニングです。

ハブダイナモを使うことは、前回決めました。他に選択肢無しです。なぜかと言いますと、いきなり巨大な風車を作る訳にもいかないですし、また小さいのを作っても実用性は分からない、という事です。これは、しょうがないです。


ターゲットというか、目標は、野外での稼働です。屋外での使用に耐える様な風車を作りたいと考えています。今回は、屋外で、たぶん、砂浜などで、計測や撮影を行いたいと思います。

この点につきましては、ハブダイナモ合格です。雨でも使えます。問題は、筐体です。前回の試作１号機は、３DプリンタのPLAで部品を造形しましたが、屋外はもちろんNGです。PLAは、熱に弱く、車の中に放っておいたら、たぶん溶けます。暑い砂浜の上に置いても、たぶん溶けます。これでは、無理です。使えません。PLAはNGです。全てのカスタムパーツはABSで造形することにします。





２号機では、重たいハブダイナモを使いますので、ナセルや支柱は頑丈にします。柔らかいABSでは無理でしょう。ナセルや支柱は金具を組むしかなさそうです。もちろん、３Dプリンタのフィラメントは高いですし、私の３Dプリンタでは、２０ｃｍサイズが限度ですので、他のパーツの作成にもABSでは限界があります。ですので、今回の２号機では、なるべく市販の塩ビパイプやプラ棒を使って羽やアームを造形したいと思います。

更に、残念ながら、塩ビもABSも紫外線には弱いです。劣化します。ですが、ペンキを塗るのも面倒ですので、なるべく長時間日光に当てない様に運用します。もちろん、常設は行いません。近所の砂浜まで車で運んで、撮影・計測などを行ったら、さっさと撤収したいと思います。

試作２号機：開発スタート

現在、ヨット型風車は、試作１号機まで完成しています。１号機の概要は以下の通りです。

・発電機：アーテック 風力発電用モーター 93432
・倍速機：タミヤ　楽しい工作シリーズ　ギヤボックス
・翼：３Dプリンタ造形（PLA)、ビニール
・ナセル、タワー：３Dプリンタ造形（PLA)

現状の試作１号機の問題点は、以下の通りです。

・ギヤがうるさい。
・発電量が小さい。
・風圧によって、支柱が揺れる。

ギヤの音を小さくする為には、大きいダイナモを使って、ギヤ比を下げるしかなさそうです。試しに、以下の手回しライト（交流ダイナモ式）を買ってみたのですが、ダメでした。やはりギヤがうなります。




こうなると、例のヤツを使うしか無さそうです。例の静かでデカくて重たいヤツです。そうです。自転車のハブダイナモです。手作り風力発電といえば、ハブダイナモ。安くて発電効率は、かなり良いです。

実は以前、ハブダイナモを使って、足踏み発電機を開発したことがあるのですが、実際に足で発電してみた感じでは、風力発電にはちょっと荷が重いと思っていました。

しかしながら、今回の風車は、小さい羽でも相当強い力で回りますので、羽をハブダイナモに直結すれば十分回ると思います。決めました。決定です。２号機はハブダイナモを採用します。以前も使ったシマノの一番安いやつ。これで十分です。

龍尾神社 その２

格安スマホで適当に撮った写真ですが、結構綺麗にとれてます。

龍尾神社

静岡県掛川にある龍尾神社へ行ってきました。花は良く分からないのですが、梅がすごかったです。