創風および集風型のウインドソーラータワーに関する開発研究

• 研究課題/領域番号: 24246161
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: エネルギー学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 大屋 裕二 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (00150524)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 43,030千円 (直接経費: 33,100千円、間接経費: 9,930千円); 2014年度: 18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円); 2013年度: 14,820千円 (直接経費: 11,400千円、間接経費: 3,420千円); 2012年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円)
• キーワード: 再生可能エネルギー / 太陽熱発電 / 風力 / コージェネレーション / 太陽光エネルギー / 熱上昇風 / 風車 / ソーラータワー / ハイブリッド発電 / 再生エネルギー / 風力発電 / コジェネレーション / 風レンズ効果 / 出口吸い込み効果 / 太陽光発電 / 熱上昇流 / 集風構造体

研究成果の概要

太陽光と風力を同時に利用するウインドソーラータワーと名付けた複合型発電装置を研究開発した。基部に風車を持つタワーの形状を従来の単純円筒型から4゜の開き角を持つディフューザ型に変えることによってタワー内誘導風速が1.5倍以上になった。室内・風洞実験および数値計算で主な二つの発電メカニズム、熱上昇風および上空風による吸込み効果それぞれで発電効果の増加を確認した。これらの知見を野外10mタワーで検証。日照により温められた地表付近の空温とタワー上部付近の外気の温度との差とタワー内風速の間に強い関連性が認められた。また、熱上昇流が起きにくい状態で上空風の引込み効果も確認し実証サイズでの可能性を確かめた。

研究成果

• [雑誌論文] Improvement in Solar Chimney Power Generaiton by Using a Diffuser Tower (2015)
  • 著者名/発表者名: Shinsuke Okada, Yuji Ohya, Takanori Uchida, Takashi karasudani
  • 雑誌名: Journal of Solar Energy Engineering 巻: Issue 3, Volume 137 号: 3
  • DOI: 10.1115/1.4029377
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 熱上昇風を利用するソーラータワーの発電力の改良 (2014)
  • 著者名/発表者名: 本山雅孝、杉谷賢一郎、大屋裕二、烏谷隆、長井知幸、岡田臣右
  • 雑誌名: 第23回風工学シンポジウム論文集 巻: 23 ページ: 109-114
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Improving the Power GenerationPerformance of a Solar Tower Using Thermal Updraft Wind (2014)
  • 著者名/発表者名: Masataka Motoyama, Kenichiro Sugitani, Yuji Ohya, Takashi Karasudani, Tomoyuki Nagai, Shinsuke Okada
  • 雑誌名: Open Journal of Energy and Power Engineering 巻: 6 号: 11 ページ: 362-370
  • DOI: 10.4236/epe.2014.611031
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Wind Generation and Convergence using Diffuser Type Tower Applied to Solar Chimney Type Structure (2014)
  • 著者名/発表者名: Shinsuke Okada, Yuji Ohya, Takanori Uchida, Takashi Karasudani
  • 雑誌名: ASME Solar Energy 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Near Wake of a Horizontal Circular Cylinder in Stably Stratified Flows (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuji Ohya, Takanori Uchida, Tomoyuki Nagai
  • 雑誌名: Open Journal of Fluid Dynamics 巻: Vol. 3 号: 04 ページ: 311-320
  • DOI: 10.4236/ojfd.2013.34038
  • NAID: 120005311733
  • 査読あり
• [雑誌論文] 鍔付きディフューザ風車の低騒音メカニズムの解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高橋 周平, 秦 祐也, 大屋 裕二
  • 雑誌名: 日本風力エネルギー学会論文集 巻: 第37巻 ページ: 1-7
  • NAID: 130005003132
  • 査読あり
• [雑誌論文] レンズ風車と洋上浮体式再生可能エネルギーファーム (2013)
  • 著者名/発表者名: 大屋裕二
  • 雑誌名: 電設技術 巻: 第59巻 ページ: 72-77
  • NAID: 40022366775
• [雑誌論文] Behavior of the Blade Tip Vortices of a Wind Turbine Equipped with a Brimmed-Diffuser Shroud (2012)
  • 著者名/発表者名: Shuhei Takahashi
  • 雑誌名: Energies2012 巻: Vol. 5 号: 12 ページ: 5229-5242
  • DOI: 10.3390/en5125229
  • 査読あり
• [雑誌論文] 整流板の集風体付き風車の渦形成と出力に与える効果 (2012)
  • 著者名/発表者名: 長井知幸
  • 雑誌名: 風工学シンポジウム論文集 巻: 22号 ページ: 413-418
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numerical Studies of Flow around a Wind Turbine Equipped with a Flanged-Diffuser Shroud using an Actuator-Disk Model (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuji Ohya
  • 雑誌名: Wind Engineering 巻: Vol. 36, No. 4 号: 4 ページ: 455-472
  • DOI: 10.1260/0309-524x.36.4.455
  • NAID: 120005227437
  • 査読あり
• [雑誌論文] 鍔付きディフューザ風車の性能に対する支持構造の後流の影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 高橋周平
  • 雑誌名: 第２２回風工学シンポジウム論文集 巻: 第１巻 ページ: 407-412
  • 査読あり
• [雑誌論文] レンズ風車とその将来展望 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大屋裕二
  • 雑誌名: SC JAPAN TODAY 巻: 通巻448号 ページ: 40-43
• [学会発表] Augmentation of Wind Speed by Utilizing the Wind over Solar Tower (2014)
  • 著者名/発表者名: Sho Fukutomi, Yuji Ohya, Takashi Karasudani, Takanori Uchida, Kenichiro Sugitani
  • 学会等名: 8th International Symposium on the East Asian Environment Problems
  • 発表場所: 九州大学伊都キャンパス
  • 年月日: 2014-12-09 – 2014-12-10
• [学会発表] ソーラータワーにおける上空風吸い込みに関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 福富翔、大屋裕二、烏谷隆、内田孝紀、杉谷賢一郎
  • 学会等名: 日本航空宇宙学会西部支部講演会
  • 発表場所: 九州大学伊都キャンパス
  • 年月日: 2014-11-28
• [学会発表] Bluff body flow and vortex (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuji Ohya
  • 学会等名: International Union Theoretical and Applied Mechanics
  • 発表場所: 九州大学病院キャンパス百年講堂
  • 招待講演
• [学会発表] 風力発電と風レンズ (2012)
  • 著者名/発表者名: 大屋裕二
  • 学会等名: 日本－デンマーク Future Green Technology
  • 発表場所: 電気ビル共創館３Fカンファレンスルーム
  • 招待講演
• [学会発表] ウインドソーラータワーにおける発電性能の研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 本山雅孝
  • 学会等名: 日本航空宇宙学会西部支部
  • 発表場所: 九州大学西新プラザ
• [学会発表] 高効率な次世代風車の紹介 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大屋裕二
  • 学会等名: ハンブルク州、ハンブルク経済・交通・イノヴェーション省
  • 発表場所: ホテルニューオータニ
• [学会発表] 風レンズ技術を用いた再生可能エネルギーの高効率利用─浮島式洋上エネルギーファームとウインドソーラータワー
  • 著者名/発表者名: 大屋 裕二
  • 学会等名: 日本機械学会 第91期 流体工学部門講演会
  • 発表場所: 九州大学 伊都キャンパス 総合学習プラザ 大講義室
  • 招待講演
• [備考] 国立大学法人 九州大学 応用力学研究所 新エネルギー力学部門 風工学分野
  • URL: http://www.riam.kyushu-u.ac.jp/windeng/index.php
• [備考] 国立大学法人 九州大学 応用力学研究所 新エネルギー力学部門 風工学分野
  • URL: http://www.riam.kyushu-u.ac.jp/windeng/index.php
• [備考] 「風レンズ」と「レンズ風車」を開発した【九州大学 応用力学研究所 新エネルギー力学部門 風工学分野】
  • URL: http://www.riam.kyushu-u.ac.jp/windeng/index.php
• [産業財産権] 発電装置 (2012)
  • 発明者名: 大屋 裕二
  • 権利者名: 大屋 裕二
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2012-05-30
  • 取得年月日: 2014-05-30
• [産業財産権] 発電装置 (2012)
  • 発明者名: 大屋裕二
  • 権利者名: 大屋裕二
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2012-219162
  • 出願年月日: 2012-10-01