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2016年08月22日 10時 [エネルギー・素材・繊維/技術開発成果報告]

有限会社ヤマ吉

テコの原理で小さなエネルギーにレバレッジをかける「モーメントパワー発電装置」が、長期テストを完了。優れたエネルギー効率と低コストの運用を実証しました

回転とテコの力を応用した、モーメントパワー発電装置が約1年の実証実験を完了。発電装置として優れたエネルギー効率を有する点や、シンプルな機構であるため維持管理にコストがかからないことなど、長期安定して活用できるシステムであることがわかりました。


有限会社ヤマ吉(所在地:千葉県富津市)の代表者、池田吉康が考案する、回転の力を応用した新しい発電装置が、長期の試験稼働を終えデータ解析を完了。従来の水力発電では得られない優れたエネルギー効率が実証されました。

▼モーメントパワー発電:https://www.youtube.com/watch?v=6vO-rJGD5TQ

同装置は、持続可能な自然エネルギーの研究開発テーマとして、経済産業省が主催する地球温暖化対策への取り組みにも応募いたしました(*1)。日本の国土に最適なシステムとして、本格的な実用化に向けて大きな一歩を踏み出しています。
■自然エネルギーの活用で、省エネやCO2削減に大きく貢献

山間地の多い日本では、マイクロ水力発電など小規模な発電装置が稼働していますが、基本的には古くからある「水車」と同じ発想であるに過ぎず、クリーンではありますが、効率が良いとは言えません。

モーメントパワー発電装置は、従来の「水車」と「観覧車」を組み合わせたような構造。小さなエネルギーにテコの原理を応用し、大きな動力を生み出しています。高低差を活用した自然エネルギーによる低コスト発電は、地域で消費するエネルギーの自給を可能にします。

現在、数ワット程度の発電機には、手回し発電機や太陽光発電機、風力発電機がありますが、長時間安定して発電できるものはありません。このたび実証実験を行った、手作りのモーメントパワー発電装置は、自転車のライトで使われる前輪ハブダイナモを使用して 24時間、約11ヵ月に渡って試験稼働いたしました。


<試験稼働の結果>

(1)小さな力を大きな力にするには、容器に入った物体を1個、2個、3個と吊るす事で2倍、3倍と増えて行くことが確認できました
(2)回転体の半径を2倍、3倍にするとテコの原理で2倍、3倍の力になります
(3)発電装置がシンプルであるため、長期稼働においてもメンテナンスの負担が少ないことがわかりました

国土面積の約7割が中山間地域である日本にとって、高低差を生かした発電装置は、さまざまな場所での応用が考えられます。地域で消費するエネルギーをその土地で発電する、地産地消型の動力源として有望な装置です。


■自然環境だけでなく建築物でも、モーメントの力で新しい電源を供給

現在、地球環境破壊を引き起こしている最大の問題点は、産業革命後に化石燃料を大量使用する事で起きたCO2排出による地球温暖化に加えて、原子力発電所事故による放射能被害、放射性廃棄物の処理だと考えられます。

モーメントパワー発電装置は、人間の活動に必要となるエネルギーの問題を解決する方法を考えた末に生まれた新しい発想です。衣食住に付帯するエネルギーだけでなく、スマートフォンの電源など情報化時代に見合ったエネルギーをCO2排出ゼロで、安全・シンプルに生み出します。

また、モーメントパワー発電装置が必要とする高低差は、自然環境だけでなく建築物でも生まれます。具体的には超高層ビルからの排水など、これまでエネルギーを生み出す場所として発想されてこなかった場所での活用も、シンプルな構造であるため敷設可能です。


■日本だけでなく、世界に向けても活用が期待されるモーメントパワー発電

大がかりな設備を必要としない発電装置は、日本だけでなく発展途上にある国々でも求められています。特に河川の多い東南アジア地域では小規模な水力発電の需要(*2)がありますが、構造的には旧来の発電システムです。

今回の試験稼働でモーメントパワー発電装置の有効性が明確になりました。今後は、小さな装置でも早く完成させて、小さな明かり、電気を必要としている国や人々に提供して行きたいと思っています。

また、ビル発電については、建設企業などの取り組みにも期待しています。シンプルに電気を生む装置としてだけでなく、幅広い動力源として水素を得るための装置への応用も考えられます。

これらの活動を通じて自然環境を改善し、持続可能な社会を誕生させる一助になれば幸いです。


*1.
平成28年度地球温暖化防止活動環境大臣表彰の募集について
http://www.env.go.jp/press/102647.html

*2.
アジア・オセアニア各国の電力事情と政策(日本貿易振興機構)
https://www.jetro.go.jp/ext_images/_Reports/01/7e86a725b4b62adf/20150019a.pdf


【モーメントパワー発電装置、実験による理論出力】
(1)仕事率
P = Nω [J/s] =N (2πn/60) [J/s] = Mgr (2πn/60) [W]
(2)トルク
N = Fr [Nm] = Mgr [J]
(3)発電に使われる水質量
M =mth [kg]
(4)理論出力
P (m, r, t, h)= Mgr (2πn/60) = (2πn/60)mgrth [W]

式(4)から理論出力は、カップ内の水質量(m)、単位長さ当りのカップ数(t)、発電落差(h)、およびホイールの半径(r)の相乗積に比例することになる。ホイールの回転数(n)は、m、t、h、rから決まっていることから、独立変数とはなりえない。単純に、各物理量を2倍にすれば、理論出力は2の4乗、すなわち16倍となる。

(工学博士 大幅元吉氏 による検証)


【有限会社ヤマ吉 について】
所在地:〒293-0041 千葉県富津市上1346番地
代表者:池田吉康
TEL:0439-65-3941
FAX:0439-65-3284
URL:http://www.furusato-noen.com/
業務内容:芽ねぎの生産 / にんにく芽の生産 /雲南百薬の生産 / 海苔の販売 / 学習教材の販売





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