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日本古来の水車による発電:京都府京丹波町と静岡県(私)との比較

テレビを見ないことが、一番の節電であるが、ネット検索していたら、京都府京丹波町で日本古来の水車による発電の紹介記事があったので、この水車発電と私の水力発電との比較をしてみたい。

京都府京丹波町の例は、下記URL参照

http://soil.en.a.u-tokyo.ac.jp/jsidre/search/PDFs/10/10S09-04.pdf#search='下掛け水車 150W 発電 システム'

1)水車の比較:材質、直径、内幅、バケツの数


1.1)京都府京丹波町の例:木製、直径:3.0m、内幅0.4m、バケツ数:不詳

1.2)静岡県(私)の水車:全て鉄鋼製、直径2.6m以下、内幅:0.3m、バケツ数:24個

2)発電機:

2.1)京都府京丹波町の例:極数32、流量:0.02m3/S、有効落差1.5m、発電効率50%で150W

2.2)静岡県(私)の発電機:極数24、流量:0.015m3/S、有効落差1.2m、発電効率85%で150W

私の場合、発電機は、現在市販されていない電動車椅子用のモータを先輩からもらってきて利用しているが、

バッテリー駆動で、200W定格と聞いていたが、電源がバッテリーだったので、200Wまでしか利用できなかっただけで、実際には1000W程度は充分発電可能な構造であった。

3)増速装置:

3.1)京都府京丹波町の例:2段平歯車、平行軸で、20倍増速、木製軸なので、軸ブレあり。

3.2)静岡県(私)の増速機:2段平歯車、平行軸で、13倍増速、軸受は、真鍮製のすべり軸受けであったが、真鍮が摩耗で無くなっていたので、玉軸受に交換し、軸ブレ無し、

 更に、バッテリーへの充電効率を向上させるため、増速機と発電機とをタイミング・ベルトで連結する際、
2倍増速し、トータルでは、26倍増速している。

 初歩的なことであるが、増速すると、電圧は高くなるが、得られる電流は、減少するので、水車から取り出せる発電エネルギーは、増速機の有る、無しには関係なく一定である。

4)建設費:

4.1)京都府京丹波町の例:水車費用:不詳、発電・制御装置160万円

4.2)静岡県(私)の場合:水車費用:軸受改修及び、水車小屋の内部改修費:30万円、
  
  発電機:廃物利用で、0円、電池:24V,270Ah:7万円、増速機:0円、

  発電機ー増速機連結気候部:30万円、
  
  インバータ:未来舎製FI-S1003RK-24VDC 21.5万円。


5)結果及び課題:

5.1)京都府京丹波町の例:理論出力300Wに対し、約40Wで、総合効率13%。

5.2)静岡県(私)の場合:理論出力180Wに対し、150Wで、83%。

5.2.2)私の場合の今後の課題:私の場合、水車での精米は断念し、日本古来の水車を100%発電に利用しているので、カタコト、コットンという音は全く発生せず、隣近所への騒音は大幅に低減された。

 現在発電している電気は、全量、机上用のパソコン電源として利用しているが、

 ディスプレイを消した段階で、150W, 

 2つのディスプレイを点灯させると240W前後パソコンが消費するので、発電量が非常に不足している。

そこで、あと、2~3箇所、同等の水力発電所を新設する場合の課題を述べると、

6.1)水車:全て鋼鉄製(60年程度であれば、ステンレス製でなくて充分)、軸受は、ベアリング使用で軸ブレ無し、
   ハイテクは不要なので、材料及び人件費で、1台20~30万円でできるのが理想、

   最初は、材料費30万円、組立は自分でやって、据付費20万円程度か?。

6.2)発電機は、現在、廃物を利用しているが、先輩が電動車椅子事業から撤退した際に、発電機の

製造に必要な各種の金型を全て廃棄処分したので、設計費抜きで、金型代が6000万円、

 発電機には、安いフェライト磁石を利用すれば、1000W以下の発電機で増速機込みで、20万円程度で、

 充分可能と思われる。

6.3)日本古来の水車による発電では、水車の出力変動が激しいので、発電した電気は、全て一旦直流に変換して、

 バッテリーに蓄積し、インバータでAC100Vを生成するのが好ましい。

 マイクロ水力発電を実用する場合、不足した電力をどうするかという問題があるが、インバータで商用電源との

自動切り替え機能を装備した機種は、上記未来舎製の一部機種しか無く、また、その出力容量も非常に不十分である。

 鋼鉄製の日本古来の水車では、機械のメンテナンスをしっかり行なえば、機械寿命は、60年は可能であり、

太陽電池パネルのような廃棄処理問題も無く、手軽で、環境に優しい発電であり、地産ー地消そのものである。

また、水車、発電機、増速機は、ほとんど、技術が完成しており、私が使用している感想では、

バッテリーへの充電及びインバータ部分の完成度が向上すれば、日本国内で、1000万台は設置可能である。

因みに、私個人だけで、一世帯当たり、田舎では、10か所(主として水田の取水、排水口の前後)は設置可能である。










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