未開発水資源活用に向けた小型クロスフロー水車の性能向上と低コスト化に関する試み

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研究目的小規模水力発電は, 設置場所の条件や水量の持続性などにより性能に大きな差が生じる. 小水力発電普及のため, これらの変化に対してどのような出力が得られるのかを調査する必要がある. しかし, 自然が生み出す水量は膨大であり, 人工的にこのような流れを模擬することは莫大な費用がかかるためほとんど調べられていないのが現状である. 本研究では, 200W級のクロスフロー水車を想定し, その最重要部である回転部の形状と性能の関係を明らかにし, 最適な設計条件を明らかにしていく.研究方法水車の3次元モデルを活用し, 汎用流体解析ソフトを用いて性能予測を行う.実験装置は流量20L/sを模擬することができる落差工(滝)を製作し, 試験設備等も整備した. また, 水路途中に電磁流量計を取り付け, 正確な水量を計測できるような装置とした.水車軸にはパウダーブレーキによる一定の負荷トルクをかけ, 発電量やトルク, 回転数などのデータを測定し, 負荷トルクと羽根車の角速度から水車の出力を計測したのち, 算出し効率等を比較する.研究成果研究室内で実験することが困難な水量についても, ある程度の領域でシミュレーションが可能となった. 実際に発電機を設置し, 今後も引き続き実験可能な環境を整えた.今後の課題水の流れに関して十分に考慮することができておらず, 流路内の形状など羽根以外にも改善する余地は大きい. 今後はガイドベーンを可動化する方針である.