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公開番号2024148434
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-18
出願番号2023061556
出願日2023-04-05
発明の名称水上風力発電システム
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人弁理士法人太陽国際特許事務所
主分類B63H 9/069 20200101AFI20241010BHJP(船舶またはその他の水上浮揚構造物;関連艤装品)
要約【課題】発電効率を向上させる水上風力発電システムを得る。
【解決手段】水上風力発電システムは、水上を航行する船体と、テザーを介して船体に接続されたカイトを有し、カイトが飛行することによるテザーの繰り出し動作により風力発電を行う発電モードAと、テザーの巻き取り動作によりテザーを回収する回収モードBとを繰り返し行う発電システムと、回収モードBにおいて、船体の船首を風下方向に向ける制御を行う制御部と、を備える。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
水上を航行する船体と、
テザーを介して前記船体に接続されたカイトを有し、前記カイトが飛行することによる前記テザーの繰り出し動作により風力発電を行う発電モードと、前記テザーの巻き取り動作により前記テザーを回収する回収モードとを交互に実施する発電システムと、
前記回収モードでは、前記船体の船首を風下方向に向ける制御を行う制御部と、
を備える水上風力発電システム。
続きを表示（約 430 文字）【請求項２】
前記制御部は、前記回収モードでは、前記船体の進行方向が自然風の風向き方向と角度を有する際に、前記船体の進行速度と前記自然風の風速との合成速度である前記船体に対する相対速度が、前記船体の進行速度と直交するように前記船体の進行速度を制御する請求項１に記載の水上風力発電システム。
【請求項３】
前記制御部は、前記回収モードでは、前記船体の上方から見て、前記カイトの張力のベクトル方向と前記船体の進行方向が一致するように前記船首の方向を制御する請求項１に記載の水上風力発電システム。
【請求項４】
前記制御部は、前記発電モードでは、前記船体の船首を風上方向に向ける制御を行う請求項１に記載の水上風力発電システム。
【請求項５】
前記制御部は、前記発電モードでは、前記船体の上方から見て、自然風の風向き方向と前記船体の進行方向とが直交するように前記船首の方向を制御する請求項４に記載の水上風力発電システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、水上風力発電システムに関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、推進装置を備えた船体等の洋上の浮体から、発動機を介したカイトを飛行させて風力発電を行う洋上風力発電システムが開示されている。この洋上風力発電システムでは、カイトに接続されたテザーを繰り出すことにより風力発電を行う発電モードとテザーを巻き取ることによりテザーを回収する回収モードとが交互に行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開２０２１／０９４９８７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発電モードと回収モードとが交互に行われる上記洋上風力発電システムでは、回収モード時に、風向きに逆らってカイトを回収する場合、テザーの巻き取りに必要なエネルギが増加してしまうため、コストパフォーマンスが悪くなり改善の余地がある。
【０００５】
本発明は上記事実を考慮し、全体の発電効率を上げることができる水上風力発電システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の本発明に係る水上風力発電システムは、水上を航行する船体と、テザーを介して前記船体に接続されたカイトを有し、前記カイトが飛行することによる前記テザーの繰り出し動作により風力発電を行う発電モードと、前記テザーの巻き取り動作により前記テザーを回収する回収モードとを交互に実施する発電システムと、前記回収モードでは、前記船体の船首を風下方向に向ける制御を行う制御部と、を備える。
【０００７】
請求項１に記載の本発明に係る水上風力発電システムでは、カイトが飛行することによるテザーの繰り出し動作により風力発電を行う発電モードと、テザーの巻き取り動作によりテザーを回収する回収モードとを交互に実施し、回収モードでは、船体の船首を風下方向に向ける制御を行っている。そのため、テザーを回収する際に、船体の船首が風下方向を向くので、カイトへの相対風速を減少させることができる。これにより、テザーの巻き取り動作に要するエネルギ消費量を低減することができるので、全体の発電効率を上げることができる。
【０００８】
請求項２に記載の本発明に係る水上風力発電システムは、請求項１に記載の構成において、前記制御部は、前記回収モードでは、前記船体の進行方向が自然風の風向き方向と角度を有する際に、前記船体の進行速度と前記自然風の風速との合成速度である前記船体に対する相対速度が、前記船体の進行速度と直交するように前記船体の進行速度を制御する。なお、ここで「直交する」とは完全に直交するものの他に、若干の許容範囲を含むこととする。
【０００９】
請求項２に記載の本発明に係る水上風力発電システムでは、船体の進行方向が自然風の風向き方向と角度を有する際に、船体に対する相対速度が船体の進行速度と直交するように船体の進行速度が制御されているので、船体に対する相対速度を最小速度とすることができる。そのため、船体に対する相対速度が最小速度になることで、カイトへの相対風速を最小にすることができ、テザーの巻き取り動作に要するエネルギ消費量も最小とすることができるので、全体の発電効率をより上げることができる。
【００１０】
請求項３に記載の本発明に係る水上風力発電システムは、請求項１に記載の構成において、前記制御部は、前記回収モードでは、前記船体の上方から見て、前記カイトの張力のベクトル方向と前記船体の進行方向が一致するように前記船首の方向を制御する。なお、ここで「一致する」とは完全に一致するものの他に、若干の許容範囲を含むこととする。
（【００１１】以降は省略されています）

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