合流式下水管 神田川の河川環境 下水を流す管と雨水を流す管とが途中で合流している下水管 落合下水処理場 白鳥橋 感潮域の先端 下水処理場 雨水吐 雨水と下水の両方が下水処理場に運ばれる 下水処理水生下水 降雨 下水処理場の処理能力を超える下水量 一般家庭 雨水管 下水処理場 雨水吐から生下水が河川に

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1 身近な環境問題を考える 影本浩 身近な環境問題の解決のための アイデアを考え その工学的実現可能性を検討 ( システム創成学の実践!!) 工学部システム創成学科環境 エネルギーシステムコース 大学院新領域創成科学研究科環境システム学専攻 身近な環境問題を考える 1. 神田川におけるスカムの発生. 建設汚泥のリサイクリング 3. 廃プラスチックの機械的処理過程において発生する化学物質 4. 地下鉄 根津駅 で風力発電を行う 神田川におけるスカムの発生 ( 水環境 ) 1

2 合流式下水管 神田川の河川環境 下水を流す管と雨水を流す管とが途中で合流している下水管 落合下水処理場 白鳥橋 感潮域の先端 下水処理場 雨水吐 雨水と下水の両方が下水処理場に運ばれる 下水処理水生下水 降雨 下水処理場の処理能力を超える下水量 一般家庭 雨水管 下水処理場 雨水吐から生下水が河川に放流 井の頭池 河川に下水汚泥が流入 現在神田川で問題になっていること 水面を浮遊するスカム 降雨時河川への生下水の流入 水質の悪化 スカムと呼ばれる浮遊汚泥の発生 悪臭の発生

3 余剰水分を除去したスカム スカムの発生地点 千代田区環境局 白鳥橋付近の河川流境 スカムとは 神田川では白鳥橋から飯田橋付近で発生 下水処理場 生下水 江戸川橋 白鳥橋 人毛やセルロ-スなどの繊維が腐食したもの夏季の降雨後,3 日で発生 千代田区 新宿区の合同調査による 何故 白鳥橋から飯田橋付近で発生するのか? 白鳥橋付近で川幅が拡大し 河川勾配が緩やかになる 右岸から中央にかけて汚泥が堆積しやすい 何故 夏季の降雨後,3 日で発生するのか 何故 水面に浮いてくるのか スカム発生 浚渫工事済み 感潮域 3

4 悪臭気体 白鳥橋付近の河川底泥の状況 塩分の深度変化 上流 約 m 約 1m 約 m スカム 河水 海水の溯上による下層水 底層水 浚渫窪地 密度成層を形成 鉛直対流が起きない 窪地の底層水は交換されることなく滞留し 貧酸素化が進行しより還元的な環境を形成 江戸川橋白鳥橋飯田橋後楽橋水道橋昌平橋左衛門橋 河面 下流 [m] % 7 月 1 日の白鳥橋での塩分濃度経時変化 AM1 AM11 正午 PM1 PM PM3 PM4 PM5 浚渫工事済み 感潮域 満潮 干潮を経ても底層 m 部分 ( 窪地 ) の塩分濃度は変わらない [m] 浚渫窪地 酸化還元電位の深度変化 mv 7 月 1 日の白鳥橋での ORP 経時変化 AM1 AM11 正午 PM1 PM PM3 PM4 PM5 [m] 酸化還元電位の空間変化 浚渫窪地 江戸川橋白鳥橋飯田橋後楽橋水道橋昌平橋左衛門橋 mv 7 月 6 日大潮干潮時のORPの空間変動 4

5 降雨直後の塩分 降雨後の底泥上層の塩分濃度の時間変化 3 [m] 1 右岸 右中央 % 5 月 4 日大潮満潮時の白鳥橋での塩分 % 月 1,13 日 8 月 3,4 日 1 月 1, 日 hour depth [m] 降雨直後の酸化還元電位 右岸 右中央 月 4 日大潮満潮時の酸化還元電位 mv mv 降雨後底泥上層での酸化還元電位の時間変化 月 1,13 日 (5 ) 8 月 3,4 日 (5 ) 1 月 1, 日 (1 ) スカム発生 hour 5

6 観測によりわかったスカム発生のメカニズム 降雨後浚渫窪地内は好気的環境を形成 降雨後 回目の満潮で浚渫窪地内に潮が戻り始める 同時に嫌気的環境の形成が始まる 降雨後 3 回目の満潮を迎えた後 正午過ぎからメタン生成が始める 底泥に存在する細菌 微生物の種類呼吸基質 分解生成物酸化還元電位 (mv) 酸化層 好気性細菌 O CO 低分子有機化合物 5~3 還元層 硝酸菌 NO3- CO N NH3 4~1 発酵細菌 CO 発酵有機物 ~-4 硫酸還元菌 SO4- CO HS ~- メタン生成菌 CO CH4 - メタン生成開始から約 6 時間後にスカム発生 スカム及び悪臭の発生メカニズム 上流 スカム 悪臭気体 (NH3 HS など ) 下流 なぜ冬季にはスカムが発生しないのか 下水成分 沈降 堆積 浮上 降雨後に雨水吐から排出され生下水が河川に流入 底泥の微生物によって分解 不溶性気体の浮力によって浮上 溶存酸素 泥温が 1 前後と低いため好気性細菌による酸素の消費が少ない 発酵有機物 CO 好気性細菌 海水起源のイオン (NO3 - SO4 - ) 5~3mV 酸化層 浚渫窪地内はメタン生成が行われるほど嫌気的 (ORP-mV 以下 ) にはならない CO N NH4 + 脱窒細菌 4~1mV 発酵細菌 ~-4mV 還元層 HS CO CH4 硫酸還元菌メタン生成菌 ~-mv - 以下 スカムは発生しない 6

7 好気性細菌の活性 降雨後底泥上層での酸化還元電位の時間変化 スカム発生 増殖速度係数 (h-1) ( 冬季 ) 5 ( 夏季 ) 温度 ( ) mv 月 1,13 日 (5 ) 8 月 3,4 日 (5 ) 1 月 1, 日 (1 ) hour 研究によりわかったこと 白鳥橋付近には浚渫窪地が存在し 水の交換が少ないため嫌気的環境を形成している 降雨後には 窪地内に有機物が豊富に供給される 夏季は嫌気的環境の形成が進行するため メタン生成が活発に行われる スカムとは 底泥で発生したメタンを含むことにより浮力を持ち 河川表面まで浮上した汚泥であった スカム発生を抑えるための対策 底層への酸素の送りこみによる好気性細菌の活性化 酸素送りこみのための電源をどうするか? 対策は? 7

8 研究の背景 建設汚泥のリサイクリング 産業廃棄物の最終処分場は残り容量が緊迫した状況にある 平成 1 年度 建設廃棄物は全産業廃棄物の約 割 不法投棄量の約 6 割 研究の背景 研究の背景 建設廃棄物の内訳 建設廃棄物のリサイクル率 8

9 建設汚泥とは 地下鉄などの建設工事に伴い副次的に発生するもののうち 含水率が高く粒子が微細な泥状のもの ほとんど土壌であるが産業廃棄物とみなされるため リサイクリングがむずかしい 盛り土 造成材 埋め戻し材 タイル セメント原料 人工骨材 コンクリート レンガ etc. 建設汚泥の利用例 行政の対応 平成 15 年に入り 国土交通省は建設汚泥の建設資材への再利用の義務付け検討を発表 建設汚泥を再生する民間施設への公的融資制度の導入なども検討 研究の目標園芸用土へのリサイクリング ガーデニング ゆくゆくは農業用土壌 平成 17 年度には建設汚泥リサイクル率を 6% に引き上げる方針 9

10 建設汚泥の処理 建設汚泥処理土を 1 年間放置しても 高分子ファイバーを加えて粒状化 最後に石灰で覆い 脱水 硬化させる 現場の様子 雑草すら育たない 研究の目的 雑草も育たなかった処理土に 元素 1kg 中の建設汚泥処理土に含まれる量 (mg) 1kg 中の園芸用土に含まれる量 (mg) 建設汚泥処理土の成分分析 Al Cr Fe Mg Mn Ni Ti V Zn 植物を育てる 市販の園芸用土の成分と多少差はあるが植物が全く育たない程の特徴は見当たらない 1

11 建設汚泥処理土の問題点 脱水のために石灰を使っていることにより ph が異常に高い 処理土の ph 建設汚泥処理土園芸用土 ph(h O) 建設汚泥処理土 ph(h O) >8. 7.6~ ~ ~7. 6.~ ~5.9 5.~ 以下 評価強アルカリ性弱アルカリ性微アルカリ性中性微酸性弱酸性強酸性ごく強酸性 水道水を使ってpH(H O) を下げる実験 プラスチック製バケツに細かく砕いた処理土 ( 大部分が粒径 mm 以下のもの ) を 1g いれる 約 3ml の水道水を加える 回繰り返すよく撹拌し 水を全て排出する 処理土の ph を測る 11

12 建設汚泥処理土の ph 水道水を使った実験による ph(h O) 変動の結果 水道水による洗浄回数 ( 回 ) 1.3 硝酸を使って ph(h O) を下げる実験 粒径 mm 以下に細かく砕いた処理土をバケツに 1g いれる 水道水を ml 加える.1mol/l の硝酸を少しずつ加える ( 水溶液の ph が 6.5 になるまで ) 水溶液を取り除き水道水で洗浄 水道水に浸しておく ph(h O) を測る 1 時間放置 1 時間放置 硝酸を使った実験における ph(h O) の変動結果 水と硝酸を使った実験結果 1.5 建設汚泥処理土の ph(ho) mol/l 硝酸による中和回数 ( 回 ) 建設汚泥処理土の ph 建設汚泥処理土の ph(ho) 水道水による洗浄回数 ( 回 ) mol/l 硝酸による中和回数 ( 回 ) 1

13 建設汚泥処理土内部のイメージ 水分 アルカリ性の土を中和することは アルカリ性 の液体を中和することとは根本的に異なる! 土を土で中和する 土粒子 石灰が閉じ込められる 鹿沼土 赤城山中央火口の噴出物 体積比では約 6 割が水分 空隙は 3 割 固体部分は僅かに 1 割という保水率が高い性質 鹿沼土 鹿沼土の ph(h O) 6. 水により低下させた建設汚泥の ph(h O) 対 1 で混合した土の ph(h O) 7. 3 日経過後の改良土の ph(h O) 日経過後の建設汚泥処理土のみの ph(h O) 8.5 雑菌の無い 清浄な酸性土壌 13

14 土のイオン交換 研究の結果として ＯＨ と反応 して水になる 土粒子 Ｈ イオン Ｍｇ２ イオン等 Ｃａ イオン 雑草も育たなかった土に こんな に元気に植物を育てた 杉並中継所 不燃ごみを圧縮して積替え 平成８年の操業開始と同時に周辺住民に健康被害が発生 廃プラスチックの機械的処理過程において 発生する化学物質 14

15 燃やさないのだから 何も出るはずない 中継所と健康被害の因果関係は認定されたが 原因物質は特定されず butane isobutane methanol ethanol 等が顕著に検出されている 中継所コンテナヤード内大気組成のガスクロマトグラフ 不燃ごみの組成 圧縮に伴う摩擦によって何が起こるか? 杉並中継所が扱う不燃ごみ ゴム 皮革等 4% 金属 15% プラスチック類 48% 不燃ごみの組成 ガラス 1% 陶磁器等 6% 紙類 6% 厨芥 3% 繊維 4% 木草等 4% ごみに含まれる主な金属成分 Hg: 体温計 Pb: 釣りの重り Zn: メッキ 厨芥 : 食べ物のくず ( 水分を含む ) プラスチックが圧倒的に多く 種類も多様である 1. 局部的に高温になることによる熱分解反応. ラジカル反応 3. 高分子の機械的な切断

16 試験材料 摩擦試験機 ポリスチレン (PS) 梱包材魚箱食品用トレー畳の芯ポリエチレン (PE) 包装材 ( 袋 ラップフィルム 食品容器 ) 農業用フィルムポリ塩化ビニル (PVC) 水道管農業用フィルムラップフィルム波板ホースアクリロニトリル - ブタジエン - スチレン共重合体 (ABS) 家具部品パソコンハウジンク自動車部品ポリエチレンテレフタレート (PET) PET ボトル写真用フィルムカセットテープポリウレタン (PU) クッションマットレス断熱材 計 6 種類を使用 試験条件 空気中の雰囲気条件下で 高分子材料の摩擦試験を行い 発生した化学物質の同定 定量を行った 一定の押付け力と回転速度で同種の高分子材料 6 種類を摩耗させ ブロック型試料が摩耗で消失したところで実験を終了とした 以下の摩擦条件で行った押付け力 4.5 N 回転速度 rpm 定性分析 ( 成分の同定 ) サンプリング 分析方法 約 5Torr に減圧にしたキャニスターでサンプリング GC-MS( ガスクロマトグラフ質量 分析計 ) で分析 定量分析 ( 成分量の同定 ) 捕集管を用いて 流速 1ml/min の速さで計 1l サンプリング FID-GC( 水素炎イオン化検出器付ガスクロマトグラフ ) で分析 16

17 発生物質の種類 発生物質の種類 PS PE PVC ABS PET PU 各高分子材料からの代表的な発生物質 isobutane butane hexane benzene toluene isopropyl alcohol ethyl acetate hexane toluene carbon disulfide hexane benzene toluene diethyl ether toluene 4-ethenyl-cyclohexene ethylbenzene styrene 特に検出されず acetaldehyde ethyl acetate toluene 表面温度 :1~ 摩擦時間 :4s~3min PS PE PVC ABS PET PU 各高分子材料からの代表的な発生物質 isobutane butane hexane benzene isopropyl alcohol ethyl acetate hexane toluene carbon disulfide hexane benzene toluene diethyl ether toluene 4-ethenyl-cyclohexene ethylbenzene styrene 特に検出されず acetaldehyde ethyl acetate toluene 赤字の物質は中継所周辺の大気からも検出されている toluene PS PE PVC ABS PET PU isobutane butane hexane benzene isopropyl alcohol ethyl acetate hexane toluene carbon disulfide hexane benzene toluene diethyl ether toluene 4-ethenyl-cyclohexene ethylbenzene styrene 特に検出されず acetaldehyde ethyl acetate toluene toluene PS の場合 熱分解生成物との比較 熱分解時は 解重合により原料である styrene が約 95% の割合で検出される 摩擦による生成物 熱分解生成物 isobutane butane methyl acetate ethyl acetate benzene toluene 1 styrene monomer styrene dimmer styrene trimer toluene 55 carbon disulfide : 循環器系 神経系に影響を与える 4-ethenyl-cyclohexene : 人で発がん性を示す可能性がある 発生物質の組成が大きく異なり 熱が物質の発生に寄与しているとは考えにくく 別の反応が起きている benzene : 造血器官 肝臓 免疫系に影響を与える 17

18 PS isobutane butane hexane benzene toluene PS isobutane butane hexane benzene toluene benzene toluene: 原料の styrene 由来 isobutane butane hexane: 原料の styrene とは構造式が大きく異なる CH 3 CH CH CH 3 スチレン (styrene) イソブタン (isobutane) ブタン (butane) ヘキサン (hexane) スチレン (styrene) ベンゼン (benzene) トルエン (toluene) 鎖状炭化水素が発生した理由として 原料の styrene の結合が機械的エネルギーにより切断された可能性が高い PVC carbon disulfide hexane benzene toluene carbon disulfide: 添加物由来か? PS PE PVC ABS PET PU isobutane butane hexane benzene toluene isopropyl alcohol ethyl acetate hexane toluene carbon disulfide hexane benzene toluene diethyl ether toluene 4-ethenyl-cyclohexene ethylbenzene styrene 特に検出されず acetaldehyde ethyl acetate toluene 赤字の物質は窒素雰囲気中では発生せず 酸化により生成? 18

19 研究によりわかったこと PVC carbon disulfide hexane benzene toluene PVC における C-Cl 結合は 結合エネルギーが小さいために塩素が脱離しやすく 脱離後環化反応をすることが知られている 鎖状炭化水素 芳香族化合物 酸素を含んだ物質 添加剤由来と考えられる物質等 多種多様な化学物質が検出された 熱分解反応が起きるほどの高温になっているとは考えにくく 熱分解反応とは異なる種々の反応 機械的切断などにより 多種多様の化学物質が発生する可能性がある 塩素脱離により benzene や toluene が発生した? C C C Cl C Cl C C Cl C C C C C C C 杉並中継所 圧縮試験 摩擦 圧縮現実に近い ( 摩擦 破損 ) 19

20 実験概要 実験装置 放置実験 予備実験として ストレスをかけない状態で発生する物質を調べる 圧縮実験 純粋な圧縮によって発生する物質 摩擦も含む圧縮によって発生する物質を調べる 圧縮試験器 ( 丸東製作所 ) 最大 44. N/cm の力を加えることができる ( 杉並中継所 :35.3 N/cm ) 破損実験 プラスチックが圧縮によって折れたり 欠けたりする破損によって発生する物質を調べる 実験材料 ( 形状 ) 分析機器 放置実験 Chamber 圧縮 破損実験 ブロック型ボール型パイプ型 放置 圧縮圧縮破損 Canister GC-MS

21 放置実験 放置実験結果 1 (PE N 中 ) 実験材料 : ブロック 1 コ ( 約 1 g) 実験器具 : Chamber 雰囲気条件 : 高純度窒素 ( %) 高純度空気 ( %) C1 C1 炭素数が偶数 (8,1,1) の物質が顕著に発生していた 炭素数が奇数の物質も少量だが 発生していた PE と PVC について上記の条件で実験を行い 何もストレスをかけない状態でどのような化学物質が発生するのかを調べた C8 その他にも 3-methyl nonane や 5-methyl nonane 5-methyl undecane などの発生も見られた 放置実験結果 1 (PE N 中 ) 圧縮実験 Abundance/d8 (-) n-octane n-decane n-dodecane Time (hour) (1) 摩擦なし実験材料 : ブロック (PE,PVC) 実験器具 : 圧縮試験器実験条件 :35.3N/cm 雰囲気条件 : 高純度空気 ( %) () 摩擦あり実験材料 : ボール (PE) 実験器具 : 圧縮試験器実験条件 :35.3N/cm 雰囲気条件 : 高純度空気 ( %) 圧縮 圧縮 顕著に発生した炭素数偶数 (8,1,1) の各物質について 時間経過と存在度の変化を見ると 時間に比例して増加していることがわかった 摩擦なしの圧縮 圧縮と摩擦によって発生する物質を調べた 1

22 摩擦ありの圧縮 圧縮実験結果まとめ プラスチックが点で接しており 圧縮されると同時に摩擦が起こっていると考えられる 圧縮実験では PE,PVC 共に 摩擦実験に比べて杉並中継所で観測された物質が多く発生していた PE PVC 摩擦圧縮摩擦圧縮 この点では摩擦と同時に 圧縮されることによりひずみが生じながら 摩擦力加わっていると考えられる 従って 単純な摩擦とは違う現象が起きている可能性がある 熱分解 熱酸化分解 メカノラジカル反応が複雑に絡み合うことで物質が発生したと考えられる benzene toluene hexane benzene toluene ethylbenzene dodecane benzene toluene hexane benzene p-xylene toluene ethylbenzene dodecane chloroform trichloroethylene 破損実験 破損実験結果 (PE) 実験材料 : パイプ (PE,PVC) 実験器具 : 圧縮試験器実験条件 :35.3N/cm 雰囲気条件 : 高純度窒素 ( %) 高純度空気 ( %) 圧縮 破損 ( 窒素中 ) hexane 3-methylnonane nonane 3-methyl--nonene dodecane undecane 3-ethylhexane hexanal benzene ethylbenzene p-xylene styrene 1,3,5-trimethylbenzene hexane heptane nonane decane dodecane undecane 3-ethylhexane cyclohexane 破損 ( 空気中 ) m-xylene p-xylene styrene toluene 1,,3-trimethylbenzene benzaldehyde benzene ethylbenzene 実際の中継所内の現象で最も生じていると考えられる圧縮による破損上記の条件で破損し その際に発生する化学物質の同定を行った

23 破損実験結果 (PVC) 不燃ゴミ圧縮実験 破損 ( 窒素中 ) 破損 ( 空気中 ) hexane 3-ethylhexane acetaldehyde butanal hexanal benzaldehyde benzene toluene ethylbenzene sthyrene o-xylene p-xylene hexane nonane acetaldehyde butanal nonanal 1,3-butadienol 1,-dichloroethene tetrachloroethylene tetrachloroethane 1,3,5-trichlorobenzene,5-dihydrofuran tetrahydrofuran 実験材料 : PET ボトル実験器具 : 圧縮試験器実験条件 :35.3N/cm 雰囲気条件 : 高純度空気 ( %) 圧縮 cycloheptane 3-hexene benzene toluene 実際に捨てられる一般の不燃ゴミ (PET ボトル ) 上記の条件で破損し その際に発生する化学物質の同定を行った 不燃ゴミ圧縮実験結果 hexane decane,4-dimethylheptane 4-methyloctane 5-methylnonane 3,6-dimethyldecane PET( 空気中 ) methylcyclopentane cyclohexane ethylbenzene d-limonene 安定していると言われている PET ボトルからも鎖状の炭素化合物が少量だが発生していた また ethylbenzene などの芳香族も発生していた ただ構造上 PET ボトル内は純空気で置換しにくいので 他の実験や部屋の空気の汚染が原因とも考えられる 杉並中継所 1-chlorooctane nonanal undecane 4,5-dimethylundecane 1,-dichlorobenzene octanal 1,,3-trimethylbenzene purophylbenzene heptanal styrene nonane p-xylene ethyl benzene まとめ 杉並中継所周辺で観測された物質と本研究で発生した物質の比較 hexanal tetrachloroethylene toluene cyclohexane 1,1,1-trichloroethylene 1,3-dioxyran hexane -methylbutane acetaldehyde butanal pentanal,3,4-trimethylpentane -butanone 本研究 octane decane dodecane 4-pentanal,3,4-trimethyl hexane benzene hexane hyclohexane ethyl benzene p-xylene undecane hexanal 1,,3-trimethylbenzene nonane octanal tetrachloroethylene 1,-dichloroethane chloroform toluene benzaldehyde o-dichlorobenzene acetaldehyde 1,3,5-trichlorobenzene tetrahydrofuran 1,3-butadienol styrene 杉並中継所周辺で観測された物質の多くが本研究でも発生していた 3

24 地下鉄 根津駅 で風力発電を行う 風 (IN) 計測地点 風 (OUT) 出口 根津駅 出口 1 風 (IN) 風 (OUT) 出口 計測地点と発電地点 階段Point3( 発電地点 ) 停車中発車 進行中 電車 ホーム 階段 4

25 5 年 1 月 1 日の point1 での風速風速(m/s )1. データ収集計測装置 アネモマスター ( 熱式風速計 ) アンプ AD 変換器 パソコン 温度計 ( おんどとり Jr) 風速 :: 4 (3 m/s 1 )時刻 1 1 : : 1 1:1: : 1 : 1 1: :3 11 : :4 1 1: 3: : 4 : 1 1: 5: 11 : 5 : 1 1: 6: : 6 :4 11 :7:3 時刻 1 1: 8 : 11 :8:45 1 1: 9 : 11 :1: 1 1 :1 :4 1 1:1 1: :1 : 1 1:1 :3 11 :1 3 : 1 1:1 3: :1 4 :4 1 1:1 5: 1 1:1 6 : 1 1:1 6: :1 7 : 11 :17:3 計測結果 1: 風速の大きさの日変動が少ない 5 年 1 月 3 日の point1 での風速風速(m/s )5 年 1 月 日の point1 での風速 :: 11:1:16 11::3 11:3:48 11:5:4 11:6: 11:7:36 11:8:5 11:1:8 時刻 11:11:4 11:1:4 11:13:56 11:15:1 11:16:8 11:17:44 Point1( ( 広い場所 ) 1. 5 年 1 月 1 日のpoint1での風速 速(m/s )5 年 1 月 3 日のpointでの風速風 :: 11:1: 11::4 11:4: Point( ( 狭い場所 ) 風速11:5: 11:6:4 11:8: 11:9: 時刻 (6. 4. m/s.. )時刻 11:1:4 11:1: 11:13: 11:14:4 15:3:7 15:4:31 15:5:55 15:7:19 15:8:43 15:1:7 15:11:31 15:1:55 15:14:19 15:15:43 15:17:7 15:18:31 15:19:55 11:16: 計測結果 : 電車の出入りに伴いピークが現れる 計測結果 3: Point1 に比べて通過面積の小さい Point での風速の方が全体的に大きい ホーム Point1 通過面積と風速の関係 階段平均風速比 V1 風 S1 平均ピーク風速比 Point V/V1 V 風 S Point3( 発電地点 ) S3 風 V3 V3=V1 (S1/S3) 1/(S /S 1 )

26 定格出力 3. 発電量の計算 計算に使用する風力発電機の性能 各種風車の出力曲線 3. 発電量の計算 発電量 (w) カットイン風速 カットイン風速 (m/s) 定格風速 (m/s) 定格出力 (W) 風速 (m/s) Aerogen 定格風速 Aerogen 4 F aerogen aerogen4 F aerogen4 aerogen Aerogen Aerogen ( 参考 url: w 3. 発電量の計算計算式 w 度数 (s) S i 出力 (w) w w i 発電量 (ws) i S i 一日 一年 v i wi si i w 平日 v i v i v i ( ) w (365 ) 7 休日 7 i 風速 (m/s) 風速 (m/s) w i S i 風速の度数分布 ( 一日 ) 風車の出力曲線 発電量 ( 一日 ) 風速 (m/s) ( 参考 : 牛山泉風車工学入門 ) 3. 発電量の計算計算結果 最小 7.7kwh/year 最大 54.3kwh/year と最大で定格出力 (W) 約蛍光灯 3 台分の発電量 羽根直径 (m) 年間発電量 (kwh) 年間消費電力 (kwh) Aerogen 日本の一般的家庭 365 Aerogen 4 F エアコン 151 Aerogen 冷蔵庫 18 Aerogen 蛍光灯 (3W) 88 ( 参考 : 資源エネルギー庁 日立 6

27 3. 発電量の計算評価 4. まとめ結論 定格出力 (W) 年間発電量 (kwh) 購入価格 (yen) 発電金額 (yen/year) 減価償却年数 (year) Aerogen , 43 4 Aerogen4 F , Aerogen , Aerogen , 最小 7.7kWh/year 最大 54.3kWh/year の発電量 減価償却年数が 5 年から 年 エアコンなどの大型家電の電源には向かない 採算性重視の使用には向かない LED を用いた電光掲示板などの小規模な電源への利用 ( シンボル的利用 ) ( 参考 url: 4. まとめ今後の課題 実用化へ向けての検討と改良 風車の種類 個数 設置場所の変更 ( 出口 1 等 ) 両方向の風の考慮 電車の抵抗になることの評価 電車の進入 進出時に発電を行い どれほどの電車の抵抗となるかの評価 7