太陽熱を利用したスターリングエンジン発電

平面鏡で太陽光を反射させて集光するヘリオスタットという技術を用いたパラボラ集光装置で高温の熱を作りだし、その熱でスターリングエンジンを動かして発電してみようという発案の様です。



要は、上図の様なソーラークッカーを使って、フライパンの代わりにスターリングエンジンを温めて発電しようというアイデアです。別に、虫眼鏡でスターリングエンジンを温めても良いです。

面白いアイデアですが、曇っていたら無理でしょう。また、太陽の位置に合わせて角度を調整する必要がある為、太陽追尾システムも必要です。感覚的には、「冬は無理かな」という感じもします。

たぶん、一番問題になるのは、パラボラ集光装置の値段でしょう。上図の写真をクリックすると結構良い値段が出てきます。最近のソーラーパネルより高いです。また、スターリングエンジンも安くないです。機構は非常に単純なんですが・・・普及していないので、しょうがないです。




結局、雨や曇りではダメで、冬は難しいとなると、日本では、実用不可能でしょう。最近はソーラーパネルが結構安いので、砂漠地帯に居住している方に対しても、メンテナンスを考えたらソーラーパネルの方がお勧めです。

もちろん、チャレンジ精神は評価に値します。ですが、日本での実用化は無理です。どうせなら、薪ストーブかドラム缶でスターリングエンジンを温めた方が、もっと儲かるし、もっと便利でしょう。

スターリングエンジン

スターリングエンジンとは・・・



空気を急速に加熱・冷却して、その体積変化でピストンを動かし、機械エネルギーを得るエンジンの様です。（厳格な定義は不明）

シリンダーに入れる気体は、空気が一般的です。ピストンを動かす力は、高圧の空気を入れた方が大きくなるのですが、高圧（気密性）を維持したまま、シリンダー内の空気の膨張・収縮を繰り返してピストンを動かすのは、技術的に困難なので、大気圧で運用するのが一般的です。


スターリングエンジンは、一般用電気工作物？

昔は、「スターリングエンジン発電設備は、電気事業法上火力発電設備に該当するが、電気事業法施行規則第４８条第４項で規定している小出力発電設備に該当しない」という事で、一般用電気工作物ではなく、事業用電気工作物扱いでした。

50KW以上の太陽光発電も、事業用電気工作物に該当しますが、保安規程の届出や主任技術者の選任等が面倒でコストがかかるので、分譲して低圧にしたり、あの手この手で一般用電気工作物にしている人も多かったのですが、スターリングエンジンは規制緩和となりました。以下条件を満たすことにより、一般用電気工作物扱いになります。

不活性ガスを作動ガスとして利用し、加熱用熱源が１０ｋＷ未満の出力

という事で、小型風力発電も手詰まり感が出てきましたので、「ヨット型風車」に「スターリングエンジン」のパワーを加えたハイブリッド発電システムを実現・・・・という事を考えています。要は、どちらもパワーが無いので、無理矢理合体させることを考えています。ただし、あまり現実的では有りません。パワーミックスの発電なんて、お役所は考慮してくれません。おそらく、お役所仕事の電力会社に申請したら「別々に申請しろ」と言われるのがオチなので、現時点での合体は売電不可能でしょう。諦めます。

まあ、スターリングエンジンは「手のひらの温度でファンが動く」くらいに面白い技術なのですが、高温で発電するならガスタービンの方が現実的ですし、低温ならパワー不足だし・・・、何か面白いアイデア有りませんか？

固定価格買取制度が大幅変更？

産業用太陽光の場合、メガソーラーなら入札制度。10kW以上でメガソーラーより小さければ単価の価格目標を設定し、数年かけて目標価格まで単価を下げるらしい。

具体的には、今年度の産業用太陽光の単価24円なので、それを年々下げて、3年後位には目標価格の15円に持っていくらしい。15円というのは、工場などが支払っている産業用の電気料金の一般的な単価。今までの様に、「ソーラー設備のコストなどを元にして価格を決める」なんて面倒くさいことは止めて、利用者の負担を軽減させる様な方向へ無理矢理持っていきます。

つまり、ソーラー設備のコストが下がる余地が無いけど、それでも高いので、「利用者負担の軽減」を旗印にして、どうにか15円に持っていきます。

それだけです。「電力会社と接続契約を締結してから設備認定を行う」など細かい変更は有りますが、大した変更は有りません。

まあ、「15円まで下げれば、誰も儲からないので、太陽光なんて諦めるだろう」という役人の思惑は感じますが、地方の土地を持っている人からすれば、「ソーラーパネルが固定資産税を払ってくれるなら・・・」儲けが無くてもやるでしょう。

試作２号機：扇風機での動作テスト

取り敢えず、ビルドが完了しましたので、実際にテストしてみます。使うのは扇風機です。普段使っている安い扇風機を使って、今回の試作２号機に風を当ててみて、本当に翼が回るかどうかをテストしてみます。まあ、人間の足で回す為に作られた自転車のハブダイナモですので、扇風機程度の風でグルグル回るとは思いませんが、取り敢えず、試してみましょう。

結果は、以下の動画の通りです。弱々しくですが、取り敢えず回りました。ただし、風が弱すぎるので、取り付けたLEDライトは点灯しませんでした。もちろん、手で翼を速めに回してみて、実際にLEDが点灯することは確認しています。

今回のテストでは、迎角をちょっと緩め（８０度程度）にセットしています。これは、扇風機の風が弱すぎる為です。実際に外で使用する時には、もうちょっと迎角をきつめ（９０度に近く）に設定します。





まあ、「素晴らしい」と言う程の出来では無いのですが、市販している小型風力発電の細い翼と比べたら、よっぽどマシでしょう。もし、翼が刀（ブレード）の様に細かったら、風が通り抜けて行くだけで、風車は回らないと思います。

試作２号機：ビルド完了

ようやくヨット型風力発電の試作２号機のビルトが終了しました。あとは、翼の傾きを微調整して、ネジを固く締めれば完成です。

 

ざっと見た感じ、「アームが長くて持ち運びに不便かな」と思ったのですが、これより短くすると翼の先端がイスの足にぶつかってしまうので、この長さで行きます。あと、アームの太さも気になりますが、これ以上細いパイプが売っていないから、しょうがないです。強度的には、半分以下の径でも十分いけると思います。

 

翼に付いては、「もうちょっと大きくしたい」と思っていたのですが、実際にパーツを組み上げてみると結構デカいですね。ただ、自転車のハブダイナモを回す訳ですから、これ以上は小さくすることは難しいと思います。翼の骨は結構細いですが、FRPなので強度的に十分です。ただ、持ち運びの時に強くぶつけたり、引っ掻けたりしたら、ポキッと折れる可能性が有りますので、「運搬要注意」です。

 

早速、「この風車をもって海岸へ直行！」と行きたいところですが、出不精なので扇風機でテストしてみます。