中小企業の働き方改革をサポート>>

電力会社に高値で太陽光発電の電力を買わせる異常な政策もそろそろ限界に来たようで、今後は日本の家庭用太陽光発電は自家消費型に向かって行く様に思います。

自家消費型に移行するためには、日中に発電した電力を夜間に消費する仕掛けが必要で、蓄電池の性能・価格の改善が普及のカギになると考えます。

そこで質問なのですが、日中の電力を数時間~10時間後に消費するというモデルでは、フライホイール・バッテリーは使えないのでしょうか?

1.フライホリール・バッテリーは蓄電池との比較で充電効率はどのようですか?
2.フライホリール・バッテリーは蓄電池との比較でTCOはどのようですか?
3.フライホイール・バッテリーが普及するために乗り越えなければならない技術的な壁は何でしょうか?

エネルギーのカテゴリで質問しようかと思いましたが、回答者の質が高い科学のカテゴリで質問させていただきます。

フライホイール・バッテリーの現状や課題にお詳しい方からのアドバイスを頂ければ幸いです。

このQ&Aに関連する最新のQ&A

A 回答 (10件)

フライホイールバッテリーは数秒~数十秒の畜勢に向いていますが、それ以上の畜勢は原理上不向きです。


電車の電力回生で使っている事例をURLに示します。アウディの回生ブレーキのスケールを大きくしたものと考えていいでしょう。

参考URL:http://eniguma.blog85.fc2.com/blog-entry-2983.html
    • good
    • 0
この回答へのお礼

蓄勢時間の増大が課題なんですね。

どうもありがとうございました。

お礼日時:2014/11/02 22:36

自動車用のフライホイール・バッテリーは


カーブ手前で減速した分のエネルギーを、カーブ出口で再利用するシステムのようなので
エネルギーの蓄積時間は数秒、長くてもタイヤ交換時の1分程度のようです。

これでは家庭用として使いにくい。
KW級のエアコンを30秒動かして、30秒止める、みたいに頻繁にon/offを繰り返す場合なら有効でしょうが。
    • good
    • 0
この回答へのお礼

フライホイールのエネルギー蓄積は蓄勢時間の増大が課題なんですね。

どうもありがとうございました。

お礼日時:2014/11/02 22:36

ちなみに、昔、四国でフライホイール使った家庭用UPSが量産試作まで行ってます。


真空中でピポット軸受を使って、機械的な減衰時定数が日単位でした。
(ただし、エネルギーはそれほどは多くくなかった。5kW1分だったかな。)
理屈の上では、これを100個並べれば、済む、という話ではありますが。

アウディのは長時間蓄積ではないんじゃないかなと。自動車の減速→加速なので、分程度の時間スケールかなと思います。
    • good
    • 0
この回答へのお礼

それは昔のMG電源(Moter Generator)と呼ばれて低回転のはずみ車ですね。
40年前に製鉄所のコンピューター室に設置されておりましたね。

投稿ありがとうございました。

お礼日時:2014/11/02 22:37

回答No.6です。

何の下調べもせず妄想で書いてしまった回答にお礼をいただきまして恐縮しております。ありがとうございます。
フライホイールバッテリーについては無知でありながら、かつて高速回転ユニットの開発・設計・耐久性試験・量産管理に従事し、不良回収という不名誉な経験までしてしまったことがありまして、その時の管理項目を想像しながら書きました。おそらく高速回転体に嫌悪感があると思います(笑)。

それにしても相当重いイナーシャでありながら4.5万rpmクラスの回転数が要求されるというのは驚きです。まさに家庭用発電タービンでしょうか。

生産工程を想像すると軽自動車クラスでは部品精度から生産設備あたりが事足りず、日産GT-R並のものが要求されるような気がします。量産においては、軸受への負荷と騒音にもろに効くバランス取りがポイントだと思いますが、静バランス、動バランス、偶バランス(回転体上下面のバランス)調整が必要です。もし、ホイールと軸受の交換を想定すると部品だけで20万円くらいかかりそうな気がします。

エネルギー貯蔵量は、アウディR18 e-tron クワトロの搭載のもので360kJ by Wikipediaですから100%電力換算で100Wh、家庭用蓄電設備としては不足しているように思います。たとえば、寝室エアコンで最低運転150Wで8時間稼働すると1200Wh必要と思います。

軸受は個体潤滑では持たないと思いますので、何かしらの非接触軸受が必要と思います。軸受剛性とメンテナンス周期を長くするということを考えると磁気浮上しかないのではないかと思います。

質問3にあります「普及するため」に「技術的な壁」という関係で言うと、技術がクリアになったから普及するかどうかは疑問に思います。量産効果で蓄電池よりも安くできたとして、やはり蓄電量=サイズ・重さ、メカ部品ゆえの騒音、経時劣化、耐久性という避けがたい性質をどのようにカバーするということが普及のカギになるような気がします。
    • good
    • 0
この回答へのお礼

アウディよりも二次モーメントが大きいフライホイールを使えば良いわけですね。

メカ部品でも真空中の回転ですから騒音は出ないのですが、機械ものであるというイメージが開発投資の邪魔をするかもしれませんね。

どうもありがとうございました。

お礼日時:2014/11/02 22:40

回答欄にコストの話題が出てましたので...



車は付加価値を取り除けばざっくり1000kgwで100万円ですから、1000円/kgです。
設備投資や材料、加工、組立てなど規模は違えど相似になるのではと思います。
以下妄想です…大きさがよく分かりませんが、金属の塊になるように思うので、家庭用であっても200~300kgwは優に行くと思いますので、装置のみで200万円はくだらないような気がします。運搬、設置、メンテ契約など入れると最低コースでも400万円くらい?

量産に至るまでには、実使用環境で問題ないか試験結果を設計にフィードバックして‥の繰り返しが必要だと思いますので、まだまだ量産というには程遠いと思いますが、車のレースでの採用というのは使用状況は過酷でしょうが、使用条件は想定しやすいため設計しやすいと思います。

家庭用途ですと設計条件を定めるのに非常に長い時間と労力が必要と思います。気温変化や積雪・チリ埃、設置場所の水平(基礎仕様、認定業者、教育など)、高速回転中に大地震が来たときコリオリ力で軸受がもげないか、万が一もげてホイールが吹っ飛んでもケーシングで防御できるか、装置内部の温度管理はどうするか、温度変化による熱膨張および継続使用による動バランスずれで騒音はどのくらいになるのか、などなど。メカ装置ですのでエレベータのように定期点検・保守が必要になり点検員の養成なども必要になると思います。

そもそも一般家庭で昼間の電力を夜間で使うような用途って夏場のエアコンくらいしか思い浮かばないのですが、定期検査が必要になりそうで手離れの悪そうな装置必要でしょうか。電力会社の送電を昼間に蓄電池に貯めておくというのが変換効率よいと思います。この場合の課題は電池のリサイクル性でしょうか。
    • good
    • 0
この回答へのお礼

回答ありがとうございます。

頂いた情報からもう少し調べてみたのですが、
1.重量。Audi R18 e-tronは車両総重量870Kgwですので、電動フライホールの充発電ユニットの重量シェアを5%としても43Kgw以下には収まっていると考えられます。
定置型の家庭用であれば、そこまでの軽量化は不要ですから、作業員2名で持ち上げられる60Kgwを設計目標にすればよいとおもいます。ホイスト付きの軽トラで運搬し、2名で設置できるようにします。

2.金属の塊になるように思うので、、、
ホイール形状は断面二次モーメントを稼げばよいので、自転車の車輪状の形態で、スポークい相当する部分はカーボンファイバー、ゴムに相当する部分を磁性体(軟鉄?)などで形成することになろかと思います。

3.コスト。軽自動車の660CCエンジンの一基の値段を目標にしてはどうでしょうか?
スズキのキャリートラックのメーカー希望小売価格が68万4千円。出荷価格を80%として54万7千円。メーカーの製造原価は45万円ぐらいでしょうか。45万円のうちエンジンの原価シェアを10%として一基あたり4万5千円ぐらいと想像します。
3気筒フォーサイクル水冷エンジンのコストの2倍を目標として一基9万円ぐらいで量産できれば、小売価格25万円~30万円で市販可能になります。

4.気温変化や積雪・チリ埃、
いずれにせよ内部は高温になりますので、外気温が-10℃~40℃ぐらいは問題にならないでしょう。発熱の管理はカーボンファイバーで補強したアルミ製のケーシングといて外面の面積を大きくとって自然放熱を促進し、内部の温度を80℃以下に保てれば安全と思います。また内部を真空にしますので、シーリングの問題を解決すれば積雪・チリ埃にはもともと耐性があるユニットになります。エアコンの室外機よりも耐候性が高いユニットになると思います。

5.高速回転中に大地震が来たときコリオリ力で軸受が、、
既にレースカーで、地震よりもはるかに大きなGに晒されて24時間の使用に耐えておりますので、特別に大きな問題にはならないでしょう。

6.メカ装置ですのでエレベータのように定期点検・保守が必要になり、、、
往復運動のあるコンプレッサーを持った冷蔵庫でも10年ぐらいはノーメンテで稼働します。
精密機器としては、初期のI-Podに使用された東芝製の磁気ディスクがノーメンテで10年以上稼働しております。当該のユニットも10年間ノーメンテナンスを目標に設計し、10年後にはメンテナンス+レトロフィットを計画するのが良いのではないでしょうか。

7.個人的にはホイール軸受の潤滑の問題が大きいような気がします。とくに真空中での高速回転(45000rpm以上)ですから、油脂は蒸発してしまうために、固体潤滑剤を導入しなくてはならないと思います。固体潤滑材(実際はシール材)の性能と耐久性によって、最高回転を100000rpmぐらいまで持って行ければ、家庭で必要なエネルギーのかなりの部分を蓄積できるようになるかなと想像しております。

かってな思いを書いていしまいましたが、さらなる知見がございましたら、ぜひ追加の回答をお願い申し上げます。

お礼日時:2014/10/21 10:40

すでにあるように家庭用は無理ですが、


でかいのは何とか実用になりました。


効率については↓
http://www.nedo.go.jp/content/100094666.pdf
http://www.tex.nssmc.com/business/elec_instrumen …

他の適用例は↓
http://ascii.jp/elem/000/000/874/874685/
http://www.nipponflywheel.jp/en/
http://www.sangyo-times.jp/article.aspx?ID=1201

高回転のものを何時間も動かしておくのは、明らかに無駄ですね。
家庭では超伝導のための冷却も大変ですし、小型化すれば効率とkWhあたりのコストがあがることは確実
    • good
    • 0
この回答へのお礼

最近、ドイツは小型の車載型が実用化され(といってもレースカー用ですが)ルマン24時間耐久レースでフライホイール型エネルギー再生装置を搭載したアウディが優勝しました。

小型化・軽量化の問題にめどがついたので、後は大量生産によるコストダウンですね。
100万台単位で量産したら幾らぐらいで出来るのでしょうか?

http://audi-sportscars.jp/wec/audir18.html#r18_e …

お礼日時:2014/10/20 22:50

もともとフライホイールって昼夜のような24時間周期の充放電はあまり得意じゃなく、10分くらいの周期での充放電でメリットが出る蓄積装置なので、、。



1. 充放電効率は(条件にもよるし、フライホイールのタイプによるかど)蓄電池と同等かもう少しいいくらいにはなる(蓄電池って案外充放電効率は高くはない)。
2.エネルギー蓄積設備のコストは、蓄積エネルギー量と出力によってかわります。フライホイールは大出力だと出力あたりのコストは低くなりますが、中容量長時間蓄積だと、バッテリーのほうが安くなるかなと。
3.エネルギー蓄積装置って、蓄積エネルギーと出力、蓄積時間で得手不得手があるので、それに応じた手段を選ぶ、ってのがまず大事かなと。フライホイール自体はほぼ完成されているかなと。
    • good
    • 0
この回答へのお礼

なるほど、充放電の時間間隔が短いほど、フライホイールの方が効率的なのかもしれませんね。

しかし、レースカーの車載型が出来ているようですから、重量に関して余り制約条件の無い、据え置き型の家庭用なら、5-6時間ぐらい回転数損失があまりないようにできないかなぁと思っております。

アウディの車載型フライホイールエネルギー回生装置に関して何かご存じであれば、ぜひご教示ください。

====
。フロントに搭載されたシステムは、ドライブシャフト2本とプラネタリーギアを含むモーター・ジェネレーター・ユニット(MGU)1基で構成され、コクピット内部のシート脇に設置された電動フライホイールに蓄積されたエネルギーを再利用します。このエネルギーはブレーキング時に前輪から回生されたもので、真空状態にあるカーボンファイバー製フライホイールを電気で回転させます。
====


http://audi-sportscars.jp/wec/audir18.html#r18_e …

お礼日時:2014/10/20 22:41

たっぷり書いたのに、インターネットエクスプローラーの奴が消しちまいやがった。



欠点は#2の方が書いて居られますが、最大の難点は「機械だ」と言う事、
それも超高速回転を要する。だだ時期浮動の「新新幹線」とは異なり大した磁場はもれない。
だが機械なので交換が面倒だ、蓄電池なら性能が落ちたら、少し重いが置き換えれば良い。
だがフライホイールの回転子は巨大で重い、これからは逃れられない、だって利用しているのが
「角運動量保存の法則」だから、重くて速いのが「売り」。
あと壊れたら「悲惨」、蓄電池なら最悪でも「火を噴く」程度で、化学消防車で終わり。
だがフライホイールの下部軸受けが老朽化して破損したら、運動エネルギーは一体どうなるか、
見当が付かない、だから地下埋設が避けられず、蓄電池の様に「ちゃんと防水すれば屋上でも良い」
という気楽なのとははっきり異なる、どこか、多分電力中研と産総研・機械技術部が必死に
もがいて居るだろうが、私の目は冷たい、少なくとも「家庭用」にはムリ。
    • good
    • 0
この回答へのお礼

有難うございます。

レースカー用の小型のモノがドイツで実用化され(と言ってもコスト度外視ですが)たので、この小型化技術を基準に大量生産で家庭用を作ればよいのではないかと思い質問したしだいです。

http://audi-sportscars.jp/wec/audir18.html#r18_e …

お礼日時:2014/10/20 22:36

蓄電池と同等の電力


10倍の大きさ
8倍の質量
7倍のコスト

これがクリアできなければ普及しません
    • good
    • 0
この回答へのお礼

コストはともかく、大きさと重量は蓄電池とそん色ない小型の車載型ができたので、アウディのレースカーに搭載され、ルマン24時間で優勝したようです。

これが量産化されれば、三つ目の壁であるコストの問題もクリアされるとういことですね。

http://audi-sportscars.jp/wec/audir18.html#r18_e …

お礼日時:2014/10/20 22:43

このような事態は数年前にあらかじめ説明されていたことなので特に驚きませんが、せっかく太陽光パネルを設置したので、興味あります。


昼間の電力を有効に使用するということですね。キーワードは水にあるのではないかと思っています。
私は昼間にエアコンを使わないことを実践していたので、まず、昼間でも電気をつかいたいと思っています。
うちは水道が来ていないので、昼間の電力を利用して井戸水を汲み上げ、高所にあるタンクにためます。
その水を自然落下で、夜使う水として利用しつつ、その位置エネルギーを発電に利用する構想を考えています。
    • good
    • 1
この回答へのお礼

そうですか。

投稿ありがとうございました。

お礼日時:2014/10/20 22:42

このQ&Aに関連する人気のQ&A

お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!

このQ&Aを見た人が検索しているワード

このQ&Aと関連する良く見られている質問

Qフライホイールで電気を貯めるというのは

いくつかの実用化例は知っていますが、規模が小さいということは、
夜に回転させて、昼間のピークタイムに発電させる、といった使い方をするにはまだ問題が多数あるという事でしょうか?

各種の電池は容量的に難しいという事ですが、フライホイールなら回転させるだけ…なんて言うほど簡単ではないでのでしょうけど、たくさん用意すればそれなりに役に立つ気もするのですが。
レアメタルとかあまり使わなさそうです。

http://techon.nikkeibp.co.jp/article/TOPCOL/20080205/146997/
http://miura-and-others.cocolog-nifty.com/blog/2009/04/post-176f.html
これくらいの規模のものはありますね。

Aベストアンサー

フライホイールの場合は、持続時間に問題があります。UPSや瞬発的補助には使えるのですが、じゃあ1時間バックアップしてね、と言われた途端に困ってしまう。なので夜間蓄電して…という用途には不向きです。全くの無負荷で回していても、軸受の摩擦抵抗だけでどんどん回転エネルギーは失われていきますから。それに蓄積できるエネルギーを増やすためにはより高速で回転させるか、重量を重くする必要がありますが、このいずれもが軸受の転がり抵抗の問題がより深刻になる方向になってしまいます。実は工業用大型UPSでは今すでに問題になっていて、少しでも空気抵抗を減らして転がり抵抗を減らす足しにしようということで、真空容器内でフライホイールを回転させているほどです。

転がり抵抗を減らす定番はボールベアリングですけど、10トン単位のものになるとボールベアリングでは支え切れませんので、ローラーベアリングになります。当然、ボールベアリングよりは転がり抵抗は大きいので、効率が悪化します。さらに重くなって100トンを超える世界になると、もはや転がり軸受では無理で、太古の滑り軸受に逆戻りです。柔らかい金属で軸に合わせて丸くくり抜いて作ったブロックに油をポンプで押し込み、油膜の上で浮くような形にして回転させます。さらに転がり抵抗が増大するし、高速回転も無理です。ということで、実用フライホイールを重くするには機械的障害があり、簡単にはいきません。地震で軸受が歪んで止まっちゃいました…なんてことになったら出来の悪い冗談なので、そっちの対策も必要です。いろいろ考えないといけないことが多いんですよね。

フライホイールの場合は、持続時間に問題があります。UPSや瞬発的補助には使えるのですが、じゃあ1時間バックアップしてね、と言われた途端に困ってしまう。なので夜間蓄電して…という用途には不向きです。全くの無負荷で回していても、軸受の摩擦抵抗だけでどんどん回転エネルギーは失われていきますから。それに蓄積できるエネルギーを増やすためにはより高速で回転させるか、重量を重くする必要がありますが、このいずれもが軸受の転がり抵抗の問題がより深刻になる方向になってしまいます。実は工業用大型UPS...続きを読む

Qマイクロ水力発電が普及しない理由

毎秒20L以下の流量(小川や小河川)での
山から海への落差エネルギーを利用した
マイクロ水力発電機なるものが昔から存在しますが
昨今の省エネが叫ばれる中で普及しない理由は
なんなのでしょうか?
私が聞いた理由としては
・河川や用水には利権問題が係わっている
・買電した方がコストが安い(メンテなど)
だそうですが、CO2排出が製造時以外発生しない
のですから国が真剣に取り組めばと思ってしまいます
普及しない理由は他にもあるのでしょうか?

Aベストアンサー

> 国が真剣に取り組めばと思ってしまいます

一応申し上げますと、マイクロ水力は、ほかの発電と比べてかなり優遇されております。

水力発電は、治水、利水の問題や、安全性(ダムを建設する場合)、発電量の不安定性、不随意性等、いろいろと課題があるし、それ以外でも基本的に「発電所」というのは、建設しようとするとかなり面倒な手続きや、資格のある人を管理人としておかなきゃいけなかったり、かなり大変なんです。(あまり一般には理解されていませんが、基本的に「電気」というのは危険なものだし、取り扱いがかなり難しいものなんです。)

ですが、マイクロ水力というのは「小出力発電設備」という扱いになるので、こういった面倒くさい手続きがほとんど要りません。(専門的な言い方をすると、事業用電気工作物ではなく、一般電気工作物として取り扱ってもらえる。)

こうした措置が受けられるのは、太陽光発電や風力発電、燃料電池発電(最近追加されました)など、国が推進に力を入れている発電設備だけであり、マイクロ水力はかなり国が普及を後押ししているといっていいでしょう。

それでも普及が進まないのは、マイクロ水力は立地条件が難しいことが大きいと思います。
利権やなにやらを無視しても、マイクロ水力が設置できそうなところ、というのも、かなり限られた条件です。

マイクロ水力が適した条件というのは、水量は少なくてもよいけれど、ダム等を設けなくても落差が大きいところ、ということになります。こういう条件に合致するのは山間部等なので、発電したとしてもその電気を運んでゆくのがが大変です。
また、こういうところは豊かな自然の残っているところが多く、自然の保護のかねあいで設置が本当に望ましいのかも異論のあることが多いです。(同じような議論で、風力発電所の設置による環境破壊、というのもよく問題になります。)

もちろん、そういう問題の少ないところも無いわけではありませんが、そういうところはすでに設置されていることがほとんどです。

その他、他の回答者様のいうような経済性の問題や、実効性への疑問等、いろいろな課題があるのが実情です。

いずれにせよ、マイクロ水力は「適地」がそう多くないのが一番の理由だと思います。

参考URL:http://www.meti.go.jp/report/downloadfiles/g20508g01j.pdf

> 国が真剣に取り組めばと思ってしまいます

一応申し上げますと、マイクロ水力は、ほかの発電と比べてかなり優遇されております。

水力発電は、治水、利水の問題や、安全性(ダムを建設する場合)、発電量の不安定性、不随意性等、いろいろと課題があるし、それ以外でも基本的に「発電所」というのは、建設しようとするとかなり面倒な手続きや、資格のある人を管理人としておかなきゃいけなかったり、かなり大変なんです。(あまり一般には理解されていませんが、基本的に「電気」というのは危険なものだし...続きを読む

Q三相電力のUVWとRSTの違いについて

三相電力にはU相V相W相がありますよね?これはR相S相T相とどこが
違うのですか?
また、各相は発電したときから決まっているのですか?
素人の考えですが相というのは単に波形の順番に過ぎないと思いますのでどのケーブルが何相であってもかまわないような気がするのですが。
どなたか教えてください。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

もともとは、RST、UVWに意味は無かったはずです。

有効電力がPowerから、P となった後
単にアルファベット順から、Qが無効電力、 Rは抵抗なので飛ばして
Sが皮相電力を表すようになったと記憶してます。
・・・P、Q、(R)、S、T、U、V、W、X、Y、Z

相の呼称に関しても、アルファベットの終わりより3つ1組として
 XYZ、UVW、RST が利用されるようになったと記憶してます。
XYZは何かと登場するため、利用は避けられているようですが
既にご回答されているUVWやRSTに対する意味づけは、後付けルールみたいなものだと思います。
1次側は大文字、2次側は小文字と区別しているケースも見かけます。


人気Q&Aランキング

おすすめ情報