　　　　　　　　　　　　　　　　　画像左は自宅３階部分に設置した４基の風力発電設備と回転アニメーション

みちのく山形発個人レベルで地球温暖化防止，電気の省エネ推進
あなたも風のエネルギーを利用して家庭で電気を作ってみませんか。

個人住宅向け小規模１２００Ｗ出力，ＡＣ１００Ｖ電圧
風力発電システムの設計，設置，運転概要雑感

�@ 風力発電の仕組み
　風力発電機の回転により直流１２Ｖ（２４Ｖ）の直流電圧を発生させます。
発電能力は定格３００Ｗ／１台となり並列設置４台の時は１．２ＫＷの
発電システムとなります。（最大出力４００Ｗ／１台）
定格出力は風速１２．５ｍ／ｓｅｃの時３００Ｗが発電され発電開始速度
は３．１ｍ／ｓｅｃです。本制御盤には
発電機の過電流保護対策として異常時は内部回路を保護するため１台当たり
３０Ａの速断ヒューズを個々に入れて保護しております。

風力発電機本体　　　　　発電機写真

�A 充電用バッテリー（蓄電）
　風力発電機より発電した電圧は常にバッテリーに充電されます。
バッテリー仕様はゴルフカートに使われている物を１００ＡＨ×４台程度
並列に接続して使用します。（自動車用の物は短時間仕様のため適しません)

�B 直流変換器(変換効率最大９４％）（波形疑似サイン波)
　バッテリーより直流／交流変換装置（インバータ）によって家庭で使用して
いる交流電源１００Ｖに変換します。
このインバータは変換と充電を自動的に行い，バッテリーが低下した場合
過放電（バッテリーあがり）を防ぐためインバータ動作を停止させ別電源の
交流１００Ｖより充電のために電気を流します。又，同時に負荷設備にも
この同じ電源を利用して電気を送りますので常に停電とはなりません。
インバータは高効率高機能充放電インバータ（ＰＷＭ制御）で連続１５００Ｗ／
２４００Ｗの出力，充電器仕様は３５Ａ／７０Ａの容量があります。
充電時による電源の切り換えは全て自動にて行いますので装置等の操作は
一切不要です。尚，バッテリーの充電は３段階（バルク，吸収，フロート）
によって完全に高速充電されます。

�C 安全対策１
（台風及び強風時）
　台風および強風になった場合，約２２００回転程度に達すると回転羽根が
ねじれて垂直になります。その為羽根（ローター）の回転は停止いたします。
又，発電機回路を短絡切換スイッチにて投入すれば瞬時に低速回転になりま
すので継続して停止状態を保つ様な時は安全かつ便利です。（発電機点検時
にも必要）発電機本体は３６０度自由に回るので風圧に十分耐えられる様に
設置しなければなりません。
実際強風で高速回転になると当然強固に固定していないと振動，破損，倒壊
等事故をおこしますので慎重にかつ強固に設置いたします。
付近に障害物がない事。又，風力発電機が高速で回ると風をきる音が出ます
ので騒音で迷惑がかかる様な場所は問題となります。夜間時強風となった
場合発電機を停止する配慮が必要です。（これは前記の短絡用切換スイッチ
を入れる）
発電機はＵＳＡ製でローター直径１．１４ｍ，３枚羽根，材質はカーボンフ
ァイバプラスチック，本体はアルミダイキャスト製です。
又，回転機器なのでバランス，耐久性等を考えると信頼性のある製品でなけ
れば到底危険で使用出来ません。そして一旦設置すると一般的に高所の関係
で容易に点検等難しくなりますのでこの辺も考慮すべきと思われます。
風力発電機本体取付用パイプは４８ミリ径の肉厚鋼管を使用いたします。

�D 安全対策２
（落雷発生，鳥接触時）
風対策はある程度，電気的（発電機ショート）と羽根の構造等で対応出来
ますが雷だけは完全に回避する様な有効な手段は現実難しいと思います。
これだけは自然の猛威に，なすすべもなく，ただ過ぎ去るのをじっとして待つ
以外方法はありません。
付近に高いものが何もない所での設置は,特に落雷を導きやすいので十分検
討して設置しなくてはなりません。（雷の多発地域は設置しない方が無難）
雷は特に目立った出っぱった高い所をねらって落雷しますので，出来れば付近
に高い構造物があった方が，そちらへ攻撃の対象を移しますので少しは安心です。
自然のエネルギーを受けて発電するシステムも雷のエネルギーの前には残念な
がらどうする事も出来ません。
鳥による回転部分の接触事故は，まだ発生していませんが万一当たった場合
ローター破損等のトラブルになる可能性があります。

�E 太陽光発電との併用，他
太陽光電池パネルとの併用システムも風がない時の電力補充の意味でも有効
です。様はいかに自然のエネルギーを効率良くバッテリーに電気を蓄えられ
るのかが安定した電力を得る為にも重要となります。
次に発生する電力（発電）と消費する電力のバランスで当然，消費量より発
電量が多くないとバッテリーの過放電に伴って充電回数が多く必要となります。
極端なアンバランスは使用する電力を制限して消費を抑制する様にしなけれ
ばなりません。（バッテリー充電に必要な交流電流を減らす為）

�F 家庭用配線との連系接続について
本システムは単独で電気を使用するもので太陽光発電の様に系統連系は出来
ません。
負荷を分離独立して使用しますので電力（株）には届出等の手続きも一切必
要ありません。（単独発電システムなので売電は出来ない）
太陽光発電の様に連系させる為には多くの制御及び保護検知システムを必要
とし，電力（株）のガイドラインに適合した製品でなければなりません。
既存の屋内配線（交流１００Ｖ）を本発電システムより使用する場合には
分離して電源線どうしの混触を避けなければなりません。
なぜなら本システムの場合，万一既存の交流電源とインバータ出力電源が
混触した時，使用しているインバータ関連内部素子が破損し使用不能とな
ります。
インバータより出力する負荷設備で電流を多く必要とするものはバッテリー
容量が非常に大きくなりバッテリー購入コスト面で非現実的なものとなります。
例えば電力を多く消費する電熱ヒーター，電動機類は負荷として適当ではあり
ません。

風力発電機取付ピッチ図　　　　　　　　　　　　　　

　７．０Kバイト

　４．８Kバイト

�Gパソコンにて毎時の電力管理

電力変換器(画像左)よりＲＳ４８５回線とＲＳ２３２Ｃ変換器を経由してパソコンに接続します。
パソコンの基本ソフトはマイクロソフトのウィンドウズ９５，９８です。
収集したデータはエクセル，他にて集計．印字(画像右)処理出来ます。シーケンサはオムロン（株）のC200Hと
電力変換器及びソフトウェアは横河Ｍ＆Ｃ（株），通信変換器はセキスイ電子工業（株）製を使用しており
電力管理データはパソコンのハードディスクに１時間毎記憶されます。

通信変換器はセキスイ電子工業（株）製パソコンモニタ画面

集計データ一覧とパソコンモニタは太陽光発電のページにあります。index4-6.htmへのリンク

風力発電制御盤外観と内部(右端が充放電インバータ)

　　直流電流量(AH)のデータ収集
今回使用した計器は一般的になじみの薄い物で主にメッキ処理等の電流管理用として用いられています。
入力として主回路より分流器(１００A/６０mV)の発生電圧を演算して直流電流量として積算します。
ここでは風力発電機より発生した直流電流が，どの程度バッテリーバンクに流入(充電)したのかを積算しております。
直流積算電流計は（株）三社電機製作所製です。

　その他（個人的見解．．．．）
　電気を作る方法は現在色々ありますが個人で誰でも自然利用可能なものは
太陽光発電と風力発電(装置は設置工事，安全装置等を考えれば複雑) 程度しか
無いと思われます。（太陽光発電と風力発電併用のハイブリッドシステムが最良）
他の発電システムでは現在,，個人レベルにおいて実用に値しないと思われる。

　設置してからの状況
風力発電に関して設置製作後，３年以上経過しましたが制御機器、発電装置とも全て問題なく稼働しております。
風は必要だが発電より、まずは強風対策（安全第１)をしなければ危険で使い物にならない。
　発電量（ワット)に関しては当然，自然エネルギー利用なので気ままに風まかせとなります．．．．。
　山形県内の清川ダシの様な風が常に吹けばベターだが山形市は、水害、雷害、風害、雪害、地震等幸か不幸かどれを
　とっても災害となるものが特に見あたらない良い所だ．．．。ただ盆地なので夏場は猛暑になるので大変。セミも木から落ちる?
　仕事上、装置としての実体稼働、パソコン電力管理などの確認が目的につき発電で省エネ、電気代云々は関与していない。
　（発電等データの採取だけでその後のまとめが．．．。ただ直流積算電流計にて充電電流量AHだけカウントしているが。
　 グラフ，アニメ，通信ネットワーク関係、他:東北大学工学部学生
シーケンサハード、ソフト設計製作、CAD関係：鈴木ＰＣ事務所

風力発電設備概算金額（H10年４月)		数	金額	仕様、定格	その他
１．風力発電機		4	440,000	１２V300W＊４	USA製品
２．充放電インバータ		1	198,000	１２V１５００W/１００V	同上
３．バッテリー		4	140,000	１２V100AH	ユアサ電池（株）　グランドフォース
４．ポール		4	64,000	４８．６パイ－３６４０ミリ	肉厚鋼管
５．金物、アングル		4	50,000		鋼管取付金具他
	計		892,000
６．制御盤内機器他、製作費			1,500,000	電力管理システム含	システム設計、配線、制御盤本体製作等
	計		2,392,000		制御盤は３階の屋内に設置している（クレーンにて吊り上げ設置)

　　波形数値入力データの最初(ほんの一部)（エクセルでグラフのお遊び)

pi	time	pi * time
3.14	0	0	0	0
3.14	0.01	0.0314	0.03139484	0.30886552	0.009696784
3.14	0.02	0.0628	0.062758729	0.587527526	0.036872481
3.14	0.03	0.0942	0.094060746	0.808736061	0.076070317
3.14	0.04	0.1256	0.12527003	0.950859461	0.119114193
3.14	0.05	0.157	0.156355812	0.999999683	0.156355763
3.14	0.06	0.1884	0.187287447	0.951351376	0.178176171
3.14	0.07	0.2198	0.218034439	0.809671788	0.176536334
3.14	0.08	0.2512	0.248566476	0.588815562	0.146359809
3.14	0.09	0.2826	0.278853456	0.31037991	0.08655051
3.14	0.1	0.314	0.30886552	0.001592653	0.000491916
3.14	0.11	0.3454	0.33857308	-0.307350347	-0.104060554
3.14	0.12	0.3768	0.367946849	-0.586237999	-0.215704424
3.14	0.13	0.4082	0.396957866	-0.807798281	-0.320661882
3.14	0.14	0.4396	0.42557753	-0.950365133	-0.404454046
3.14	0.15	0.471	0.453777627	-0.999997146	-0.453776332
3.14	0.16	0.5024	0.481530354	-0.951840879	-0.458340275

方形波サンプル

のこぎり波サンプル

ここよりホームページへのご意見をどうぞ
eメールアドレスｓｕｚｕｋｉｐｃ＠ｍｒｈ．ｂｉｇｌｏｂｅ．ｎｅ．ｊｐ
eメールおたっくす(FAX)アドレスsuzuki-pc@fem.dion.ne.jp
ホームページの日本語ドメインは鈴木電気.comでアクセス可能
バーチャルリンク先URL http://www5a.biglobe.ne.jp/~suzukipc/

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