分散型圧縮空気貯蔵発電システム
【課題】水上はもとより地上（特に、耕作放棄地や港湾埋立地等の軟弱地盤）においても耐震性・耐久性に優れるとともに、電力供給の安定化と効率化を図ること。
【解決手段】発電装置により発電された電力の内、送電される電力以外の余剰電力で作動される分散型の空気圧縮装置と、空気圧縮装置により圧縮された空気を分散して貯蔵する圧縮空気貯蔵部と、圧縮空気貯蔵部から放出された圧縮空気により分散して再発電する再発電装置とを備え、圧縮空気貯蔵部は、円筒形に形成した多数の耐震性の良い圧縮空気貯蔵容器を連通連結して構成し、各圧縮空気貯蔵容器から圧縮空気を選択的に放出可能となした。
【解決手段】発電装置により発電された電力の内、送電される電力以外の余剰電力で作動される分散型の空気圧縮装置と、空気圧縮装置により圧縮された空気を分散して貯蔵する圧縮空気貯蔵部と、圧縮空気貯蔵部から放出された圧縮空気により分散して再発電する再発電装置とを備え、圧縮空気貯蔵部は、円筒形に形成した多数の耐震性の良い圧縮空気貯蔵容器を連通連結して構成し、各圧縮空気貯蔵容器から圧縮空気を選択的に放出可能となした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分散型圧縮空気貯蔵発電システムに関するものであり、特に、水上はもとより、軟弱地盤等の地上においても耐震性・耐久性に優れた圧縮空気貯蔵構造となすとともに、電力供給の安定化を図ることができるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、エネルギーを貯蔵するシステムの一形態として、特許文献１に開示されたものがある。すなわち、特許文献１では、広大な敷地を安く確保し易い海・川・湖等の水上に浮体構造物を設置して、浮体構造物に液化ガスを貯蔵することができる液化ガス貯蔵システムが開示されている。かかる液化ガス貯蔵システムは、ＬＮＧ等の液化ガスを地上以外の場所に容易に貯蔵することができ、長期間の貯蔵であっても貯蔵効率やエネルギー効率の低下を抑制することができるというものである。また、欧米では、地震の少ない地域の岩塩地層に、気密性の高い巨大な空洞を削掘して大量の圧縮空気を蓄える、いわゆる集中型のエネルギー貯蔵法（ドイツHuntorf,米国Alabana など）がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２６５９３８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１は、エネルギー貯蔵が地上以外、つまり水上に制限されるものであって、地上、特に軟弱地盤等の未利用地においては耐震性等の観点から適用に難があった。同じく巨大な空洞に圧縮空気を集中的に蓄える方法は、十分な大きさの岩塩地層がある地震の少ない場所に限られること、岩盤空洞で代用する場合には、耐震性
の課題の他に、気密性・施工性、陥没等の２次災害の面で難があった。
【０００５】
そこで、本発明は、水上はもとより地上（特に、耕作放棄地や港湾埋立地等の軟弱地盤）においても耐震性・耐久性に優れるとともに、電力供給の安定化と効率化を図ることができる分散型圧縮空気貯蔵発電システムを提供す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記載に係る分散型圧縮空気貯蔵発電システムは、発電装置により発電された電力の内、送電される電力以外の余剰電力で作動される分散型の空気圧縮装置と、空気圧縮装置により圧縮された空気を分散して貯蔵する圧縮空気貯蔵部と、圧縮空気貯蔵部から放出された圧縮空気により分散して再発電する再発電装置とを備え、圧縮空気貯蔵部は、円筒形に形成した多数の耐震性の良い圧縮空気貯蔵容器を連通連結して構成し、各圧縮空気貯蔵容器から圧縮空気を選択的に放出可能となしたことを特徴とする。
【０００７】
かかる分散型圧縮空気貯蔵発電システムでは、風力や太陽光等の自然エネルギーを利用した発電装置により発電して、発電された電力の所定量を所定の場所に送電する。そして、送電される電力以外の余剰電力でコンプレッサ等の空気圧縮装置を作動させて、空気を圧縮して圧縮空気貯蔵部に貯蔵する。圧縮空気貯蔵部に貯蔵した圧縮空気は必要に応じて圧縮空気貯蔵部から放出して、その圧縮空気によりマイクロタービンや小型水車等の再発電装置を作動させて再発電（欧米の集中型システムに較べて、分散型でタービン等も小型化されるため、耐震対策等が容易で、熱放出・吸収の問題の対応策も簡単になる）して、発電された電力を送電することができる。つまり、自然エネルギーによる電力創生・安定供給システムを提供することができる。換言すると、電力の自給自足及び安定供給を実現することができる。
【０００８】
この際、圧縮空気貯蔵部は、円筒形に形成した多数の圧縮空気貯蔵容器を束状に集合させて構成し、各圧縮空気貯蔵容器から圧縮空気を選択的に放出可能となすことで、エネルギー消費量の大きい都市や工業地帯の周辺に圧縮空気貯蔵部を適宜、分散・設置することができる。その結果、送電ロスを小さくすることができる。特に、我が国を始めとして海に隣接する多くの国では、海外貿易に有利な沿岸域に大都市や工業地帯、いわゆる臨海都市や臨海工業地帯を形成して発展してきたという経緯があり、幅広く分散・設置することができる圧縮空気貯蔵部と再発電装置とから電力供給拠点を有効にかつ大きな自由度で設計することができる。
【０００９】
請求項２記載に係る分散型圧縮空気貯蔵発電システムは、請求項１記載に係る分散型圧縮空気貯蔵発電システムであって、水上に浮遊可能な浮体に、前記発電装置と前記空気圧縮装置と前記圧縮空気貯蔵部と前記再発電装置を設けると共に、圧縮空気貯蔵部は浮体内に前記圧縮空気貯蔵容器を充填状態に配設して形成したことを特徴とする。
【００１０】
かかる分散型圧縮空気貯蔵発電システムでは、浮体を離島や沿岸地域に電力供給拠点を分散させて構築することができる。そして、浮体は、免震構造で波浪安定性が良く、長寿命・低コストの海洋インフラとなすことが可能であり、かかる浮体に発電装置と空気圧縮装置と圧縮空気貯蔵部を設けることで、電力を適宜創生して、離島や沿岸地域に安定供給することができる。
【００１１】
請求項３記載に係る分散型圧縮空気貯蔵発電システムは、請求項１記載に係る分散型圧縮空気貯蔵発電システムであって、浅水域において、間隔をあけて複数の支柱を立設し、対向する支柱間には支持体を介して上下方向に伸延する多数の圧縮空気貯蔵容器を垂設することで前記圧縮空気貯蔵部を構成したことを特徴とする。
【００１２】
かかる分散型圧縮空気貯蔵発電システムでは、沿岸浅海域に電力供給拠点を分散させて構築することができる。そして、圧縮空気貯蔵部は、支柱と多数の圧縮空気貯蔵容器とで波浪による外力をもたせるが、免震性の高い水が介在しているため、耐震性と耐久性に優れた構造、つまり透過型（スリット型）の堤防となすことができる。そのため、電力を自給自足することができるとともに、内海を静穏化して沿岸漁業を良好に確保することができる。
【００１３】
請求項４記載に係る分散型圧縮空気貯蔵発電システムは、請求項１記載に係る分散型圧縮空気貯蔵発電システムであって、地面に船底状の凹条溝を形成し、凹条溝の表面にコンクリートを打設して凹条床部を形成し、凹条床部内に多数の圧縮空気貯蔵容器を横臥状に整列させて配置して圧縮空気貯蔵容器の最下層を形成するとともに、最下層の上にさらに圧縮空気貯蔵容器を載積して地面よりも上方まで積層して膨出層を形成し、圧縮空気貯蔵容器間には間詰め気泡コンクリートを充填して、床部の側縁部間に掛け廻した固定片を介して積層した多数の圧縮空気貯蔵容器を固定することで前記圧縮空気貯蔵部を構成したことを特徴とする。
【００１４】
かかる分散型圧縮空気貯蔵発電システムでは、耕作放棄地や湾岸埋立地等の軟弱地盤に対する耐震性・耐久性に優れた電力供給拠点を分散させて構築することができる。そして、電力の自給自足ができるため、農村・山村・地方の活性化を図ることができる。また、圧縮空気貯蔵部は、地面に形成した船底状の凹条溝の表面にコンクリートを打設して凹条床部を形成しているため、施工が容易で地震に強い構造（下面に発砲ウレタン層を持つコンクリート床版の上蓋を設ければ、直下型地震衝撃による万一の爆裂などに対処することも可能）となすことができる。
【００１５】
請求項５記載に係る分散型圧縮空気貯蔵発電システムは、請求項１〜４のいずれか１項記載に係る分散型圧縮空気貯蔵発電システムであって、前記圧縮空気貯蔵容器は、円筒状の容器本体と、容器本体の両端開口部を閉蓋する一対の蓋体と、一対の蓋体の周縁部間に容器本体内を通して介設することで容器本体に軸線方向にプレストレスを導入するロッド状の軸線方向補強体と、容器本体の外周面に一定の張力を加えて螺旋状に巻回することで容器本体の円周方向にプレストレスを付与するテープ状の円周方向補強体とを具備することを特徴とする。
【００１６】
かかる分散型圧縮空気貯蔵発電システムでは、軸線方向補強体に軸線方向の応力を分担させるとともに、円周方向補強体に円周方向の応力を分担させることで、充填した圧縮空気が容器本体に作用する内圧（例えば、７MPa）に耐え得る圧縮空気貯蔵容器の構造となすことができる。
【００１７】
請求項６記載に係る分散型圧縮空気貯蔵発電システムは、請求項５記載に係る分散型圧縮空気貯蔵発電システムであって、前記容器本体は、側縁部の長手方向と端縁部の周方向にそれぞれ段付き嵌合部を有するコンクリート製の一対の円弧状本体形成片同士を、側縁部の段付き嵌合部間に緩衝体を介して接続するとともに、端縁部の段付き嵌合部間に緩衝体を介して軸線方向に複数接続して円筒状に形成したことを特徴とする。
【００１８】
かかる分散型圧縮空気貯蔵発電システムでは、コンクリート製の一対の円弧状本体形成片同士を接続するとともに、軸線方向に複数接続して容器本体を円筒状に形成している。この際、円弧状本体形成片同士には、側縁部に段付き嵌合部を形成して、段付き嵌合部間に緩衝体を介設するとともに、端縁部に段付き嵌合部を形成して、段付き嵌合部間に緩衝体を介設している。そのため、圧縮空気貯蔵容器内に圧縮空気を出し入れした際に、内圧の変化により容器本体が膨張・収縮変形を繰り返すが、その変形を緩衝体により堅実に緩衝することができる。その結果、圧縮空気貯蔵容器をコンクリート製で安価に製造することができるとともに、変形疲労破壊に対する耐久性を保持させることができる。なお、緩衝体としては、例えば、ブチルゴムを使用することができる。
【００１９】
請求項７記載に係る分散型圧縮空気貯蔵発電システムは、請求項１〜４のいずれか１項記載に係る分散型圧縮空気貯蔵発電システムであって、前記圧縮空気貯蔵容器は、外側容器内に単数ないしは複数の内側容器を配設して、外側容器内において内側容器の内と外にそれぞれ圧縮空気貯蔵空間を形成したことを特徴とする。
【００２０】
かかる分散型圧縮空気貯蔵発電システムでは、例えば、円筒状の外側容器内に複数の円筒状の内側容器を配設することで、圧縮空気貯蔵容器の面積率を良好となすことができるとともに、内側容器内に形成される圧縮空気貯蔵空間に比較的高圧の圧縮空気を貯蔵する一方、内側容器外に形成される圧縮空気貯蔵空間に比較的低圧の圧縮空気を貯蔵することで、圧縮空気の貯蔵量の合理的な増加（大容量化）が可能となる。この際、外側の圧縮空気貯蔵空間内の圧力を低減させることができるので、外側容器に作用するフープストレスを低減させることができて、耐強度を低減、つまり、外側容器の肉厚（例えば、鋼製管の板厚）を減少させることができる。また、外側の圧縮空気貯蔵空間内の圧力を低減させることができるので、外側容器として耐久性のあるＰＣ管（プレキャスト管）を採用することもできる。その結果、圧縮空気貯蔵容器を腐食環境の劣る地域に適用可能となる。
【００２１】
また、内側容器は、基本的に応力の自己平衡系（力のつり合いを保つ）として、外側容器の長手方向の耐力増大を防止することができる。そのため、内側容器を内蔵した外側容器の両端側における長手方向の外部支持力を大幅に軽減することができる。その結果、圧縮空気貯蔵容器の設置個所の適用自由度を増大させることができる。
【００２２】
請求項８記載に係る分散型圧縮空気貯蔵発電システムは、請求項１〜４のいずれか１項記載に係る分散型圧縮空気貯蔵発電システムであって、前記圧縮空気貯蔵容器は、外側容器内に複数の内側容器を多重に配設して、外側容器内において内側容器の内と外にそれぞれ圧縮空気貯蔵空間を多重に形成したことを特徴とする。
【００２３】
かかる分散型圧縮空気貯蔵発電システムでは、例えば、円筒状の外側容器内に複数の円筒状の内側容器を略同心円状にかつ半径方向に間隔をあけて多重に配設することで、外側容器内において内側容器の内と外にそれぞれ圧縮空気貯蔵空間を多重に形成することができる。この際、中心側の圧縮空気貯蔵空間には可及的（可能な限り）高圧の圧縮空気を貯蔵し、外側に位置する圧縮空気貯蔵空間には順次減圧して比較的低圧の圧縮空気を貯蔵することができる。そして、圧縮空気を再発電装置（例えば、タービン発電機）に放出して使用する際には、中心側の圧縮空気貯蔵空間に貯蔵された圧縮空気から順次外側の圧縮空気貯蔵空間に貯蔵された圧縮空気を放出させて使用することができる。特に、電力の日間ピークトップ時には、中心側の圧縮空気貯蔵空間に貯蔵された高圧の圧縮空気を優先的に使用することで、タービン発電力を向上させることができる。また、最外側の圧縮空気貯蔵空間には比較的低圧の圧縮空気を貯蔵しているため、外側容器に作用するフープストレスを低減させることができて、耐強度を低減、つまり、外側容器の肉厚（例えば、鋼製管の板厚）を減少させることができる。また、外側の圧縮空気貯蔵空間内の圧力を低減させることができるので、外側容器として耐久性のあるＰＣ管（プレキャスト管）を採用することもできる。その結果、圧縮空気貯蔵容器を腐食環境の劣る地域に適用可能となる。
【００２４】
請求項９記載に係る分散型圧縮空気貯蔵発電システムは、請求項１〜８のいずれか１項記載に係る分散型圧縮空気貯蔵発電システムであって、発電装置は、ダム湖等の対向する湖岸間に一対の綱体を横架し、一対の綱体間に多数の太陽光発電用の太陽光パネルを架設したことを特徴とする。
【００２５】
かかる分散型圧縮空気貯蔵発電システムでは、ダム湖等の広大な湖面の上方に太陽光パネルを配設して、太陽光パネルにより太陽光発電を行うことができる。この際、広大な湖面を有効利用しているために、太陽光パネルを設置するスペースを容易に確保することができる。換言すると、敷地を確保することが困難である地上設置型の太陽光発電装置に比して、太陽光パネルの設置スペースの確保が容易である上に、伐採費や整地費が不要で環境保全に優れるとともに、メンテナンス費を削減することができる。また、一対の綱体間に架設した太陽光パネルにより湖面を広範囲に遮光することができ、この遮光効果（例えば、８０％の遮光率）によって、有害なアオコの発生を抑制することができる。
【００２６】
請求項１０記載に係る分散型圧縮空気貯蔵発電システムは、請求項９記載に係る分散型圧縮空気貯蔵発電システムであって、綱体には、その長手方向に間隔をあけて湛水湖面上に浮遊する複数の浮体を連結して、浮体により綱体を湛水湖面の上方に一定の間隔をあけて弾性的に支持する柔構造となしたことを特徴とする。
【００２７】
かかる分散型圧縮空気貯蔵発電システムでは、湛水湖面上に浮遊する複数の浮体を介して綱体を湛水湖面の上方に一定の間隔（例えば、０.５ｍ〜１.０ｍ）をあけて弾性的に支持しているため、綱体への風圧を格段に小さくすることができる（空中１ｍの風圧は空中１０ｍの風圧の４００分の１である）。すなわち、例えば、前後方向と左右方向の２方向に２０ｍ〜３０ｍの間隔で浮体を配置して、浮体により綱体を弾性支持しているため、風による綱体の上下振動を抑制することができて、動的不安定現象を無視することができる。この際、必要に応じて浮体と浮体の中間にさらに浮体を配置することで、上からの風圧を分散支持させることができる。
【００２８】
請求項１１記載に係る分散型圧縮空気貯蔵発電システムは、請求項１０記載に係る分散型圧縮空気貯蔵発電システムであって、綱体は吊り上げ調節自在となして、綱体に浮体を着脱自在に連結するとともに、遠隔操作して綱体から浮体を離脱可能となしたことを特徴とする。
【００２９】
かかる分散型圧縮空気貯蔵発電システムでは、例えば、流木を伴う大洪水時に遠隔操作して綱体から浮体を離脱させて、浮体を回収するとともに、綱体を吊り上げ調節して湖面から１ｍ前後に離隔させることで、流木等により綱体、さらには、綱体に架設した太陽光パネルが損傷等されるのを回避することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、自然エネルギーによる電力創生・安定供給システムを構築することができて、電力の自給自足及び安定供給を実現することができる。そして、本発明では、エネルギー消費量の大きい都市や工業地帯の周辺に圧縮空気貯蔵部を適宜、分散・設置することができて、送電ロスを小さくすることができる。また、幅広く分散・設置することができる圧縮空気貯蔵部と再発電装置とから電力供給拠点を有効に設計することができるとともに、電力供給拠点が耐震性と耐久性を有することから設計に大きな自由度をもたせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本実施例に係る分散型圧縮空気貯蔵発電システム（ＣＡＥＳ）の概念的説明図。
【図２】第１実施例としての浮体の斜視説明図。
【図３】浮体本体の部分的斜視説明図。
【図４】浮力体の部分的斜視説明図。
【図５】浮力体の一部切欠正面説明図。
【図６】浮力体の断面平面説明図。
【図７】第２実施例としての透過型（スリット型）の堤防の斜視説明図。
【図８】圧縮空気貯蔵部の一部切欠正面説明図。
【図９】圧縮空気貯蔵部の一部切欠平面説明図。
【図１０】ソーラーパネル部正面説明図。
【図１１】ソーラーパネル部平面説明図。
【図１２】第３実施例としての軟弱地盤に配設した圧縮空気貯蔵部の斜視説明図。
【図１３】軟弱地盤に配設した圧縮空気貯蔵部の一部正面説明図。
【図１４】軟弱地盤に配設した変形例としての圧縮空気貯蔵部の断面正面説明図。
【図１５】圧縮空気貯蔵容器の分解斜視説明図。
【図１６】圧縮空気貯蔵容器の断面正面説明図。
【図１７】圧縮空気貯蔵容器の部分斜視図。
【図１８】圧縮空気貯蔵容器の断面部分平面図。
【図１９】コンクリート製の圧縮空気貯蔵容器の製造工程説明図。
【図２０】金属製の圧縮空気貯蔵容器の製造工程説明図。
【図２１】変形例１としての圧縮空気貯蔵容器の断面正面説明図。
【図２２】変形例１としての圧縮空気貯蔵容器の拡大断面平面説明図。
【図２３】内側容器の拡大断面平面説明図。
【図２４】変形例２としての圧縮空気貯蔵容器の断面正面説明図。
【図２５】第２実施例の変形例としての堤防の斜視説明図。
【図２６】第３実施例の変形例１としての軟弱地盤に配設した圧縮空気貯蔵部の断面正面説明図。
【図２７】第３実施例の変形例１としての軟弱地盤に配設した圧縮空気貯蔵部の断面側面説明図。
【図２８】第３実施例の変形例１としての軟弱地盤に配設した圧縮空気貯蔵部の力のつり合い説明図。
【図２９】第３実施例の変形例２としての軟弱地盤に配設した圧縮空気貯蔵部の平面説明図（ａ）と断面正面説明図（ｂ）。
【図３０】第３実施例の変形例３としての人工地盤に配設した圧縮空気貯蔵部の断面正面説明図。
【図３１】発電装置の他実施例としてのメガソーラー空中発電装置の説明図。
【図３２】メガソーラー空中発電装置の平面説明図。
【図３３】メガソーラー空中発電装置の側面説明図。
【図３４】図３２のＸ部の拡大説明図。
【図３５】図３３のＹ部の拡大説明図。
【図３６】発電装置のもう一つの他実施例としてのメガソーラー空中発電装置の一部切欠斜視説明図（斜面適用例）。
【図３７】発電装置のもう一つの他実施例としてのメガソーラー空中発電装置の一部切欠斜視説明図（段々畑適用例）。
【図３８】支持基礎体の斜視説明図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明の実施形態である分散型圧縮空気貯蔵発電システム（以下に、「ＣＡＥＳ」（Distributed Compressed Air Energy Storage System）ともいう。）は、太陽光（ソーラー）発電や風力発電等の余剰電気で空気を圧縮・貯蔵し、貯蔵した圧縮空気を必要に応じて放出することで、その圧縮空気によりマイクロタービンや小型水車等の再発電装置を作動させて再発電し、発電された電力を適宜所要の場所に送電することができるものである。この際、圧縮空気とＬＮＧガス（液化天然ガス）でタービン発電することもできる。この場合、高圧水素貯蔵に較べて安全性が高く、LNGガスを約2/3節約でき、発電コストの削減と電力供給の安定化に役立つ。
【００３３】
周知のごとく地震災害が多発する我国は、４面海に囲まれ、人口の多くは臨海都市や臨海工業地帯の沿岸域に集中する。そして遠浅の海岸は稀で、海底の傾斜は比較的大きい。このため、海上や海中に圧縮空気貯蔵容器を分散設置する可能性が高い。しかも、その設置箇所は電力の消費地である臨海都市や臨海工業地帯に近く、送電ロスが小さい。
【００３４】
他方、可動式メガソーラー空中発電（発案者：太田）は、臨海都市や臨海工業地帯の低層工場・倉庫や郊外駐車場、遊休地、港湾のコンテナーヤード、漁船等の小型船舶の船溜りや周辺の起伏地および埋め立て等の軟弱地盤、さらには沿岸浅海域等の上空に広い面積に亘って展開でき、これらを合せれば、臨海都市や臨海工業地帯が必要とする消費電力を相当量供給することが可能である。
【００３５】
したがって、メガソーラー発電等による電力を臨海都市、臨海工業地帯，離島に安定供給するうえで、洋上・海中ＣＡＥＳの意義は極めて大きい。しかも、これは、大容量化と沿岸海域で分散設置ができる等の特長であり、我国を始めとする海洋国やインド・中国・アメリカ等の沿岸大都市にも幅広く適用でき、これまでのスマートグリッドに一大変革をもたらすものである。
【実施例】
【００３６】
以下に、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００３７】
図１に示す１は本発明に係る実施例としてのＣＡＥＳであり、ＣＡＥＳ１は、複数の地域においてソーラー発電や風力発電等の発電装置２により発電された電力を電力安定供給管理センター７に送電し、電力安定供給管理センター７から電力消費地８（臨海都市、臨海工業地帯、工場・倉庫、農・漁村、離島、郊外駐車場等）に送電するようにしている。
【００３８】
そして、各地域の発電装置２により発電された電力の内、電力安定供給管理センター７に直接送電される電力以外の余剰電力で複数の地域に分散して複数配置した（分散型）コンプレッサ等の空気圧縮装置３をそれぞれ作動して、各空気圧縮装置３により空気を圧縮するとともに、圧縮空気を各地域に分散して配置した（分散型）圧縮空気貯蔵部４に貯蔵するようにしている。圧縮空気貯蔵部４に貯蔵している圧縮空気は必要に応じて放出させて、各地域に分散して配置した（分散型）マイクロタービンや小型風車等の再発電装置５に供給することで再発電装置５を作動させて再発電する。各地域で再発電された電力は電力安定供給管理センター７に送電して、電力安定供給管理センター７から電力消費地８（臨海都市、臨海工業地帯、工場・倉庫、農・漁村、離島、郊外駐車場等）に送電するようにしている。
【００３９】
したがって、各地域に分散して配置した圧縮空気貯蔵部４に貯蔵されている圧縮空気により各地域の再発電装置５を適宜作動させて、再発電された各地域の電力を電力安定供給管理センター７で集中管理して、需要のある電力消費地８に安定供給することができる。
【００４０】
圧縮空気貯蔵部４は、周壁を円筒形に形成して両端部を閉塞した耐震性の良い圧縮空気貯蔵容器６の多数個を束状に配置するとともに、各圧縮空気貯蔵容器６を連通連結パイプ等の連通連結体で直列状ないしは並列状に連通連結して構成しており、各圧縮空気貯蔵容器６から圧縮空気を選択的に放出可能となしている。
【００４１】
圧縮空気貯蔵部４の好適な配設場所として、水上に浮遊可能な浮体Ｆ内と、沿岸浅海域における透過型（スリット型）の堤防Ｔと、耕作放棄地や湾岸埋立地等の軟弱地盤Ｇを、第１〜第３実施例として以下に説明する。
【００４２】
［第１実施例］
第１実施例としての圧縮空気貯蔵部４は、図２に示すように、水上に浮遊可能とした浮体Ｆ内に設けている。浮体Ｆは、浮体本体１１と、浮体本体１１に垂設した浮力体１２とから構成している。
【００４３】
浮体本体１１は、図３にも示すように、平面視六角リング状に形成したコンクリート製の上下一対の浮体形成版体１３,１４を一定の間隔を開けて対向配置し、両浮体形成版体１３,１４の内外側縁部間にトラス構造の支持枠体１５,１６を介設して、内部に六角リング状の本体貯蔵空間１７を形成している。Ｓは水深20〜100mの海域である。
【００４４】
浮力体１２は、図４にも示すように、有底円筒状に形成して、下側の浮体形成版体１４の下面の各隅部に上端縁部を連設して垂下状となしている。そして、各浮力体１２の内部には円柱状の浮力体貯蔵空間１８を形成している。
【００４５】
浮体本体１１の上側の浮体形成版体１３上には、図２に示すように、一つの隅部に風力による発電装置２を配設するとともに、他の隅部に機能室２４を配設しており、機能室２４内には空気圧縮装置３と再発電装置５等を設けている。なお、浮体形成版体１３上には漁業利用充電施設等を設置することもできる。そして、浮体本体１１は、複数個（本実施例では２個）を連結して、海洋エネルギーファーム（水深・地形条件、航路条件の制約に適合し易い蜂の巣形クラスターのプラットフォーム）となしている。また、水深10〜20m の浅水域では、鋼管で支持された着底式や軟着底式コンクリートプラットフォームでも対応できる。
【００４６】
圧縮空気貯蔵部４は、図３及び図４に示すように、本体貯蔵空間１７と浮力体貯蔵空間１８に多数の圧縮空気貯蔵容器６を束状に集合させて充填状態に配置することで形成している。
【００４７】
より具体的に説明すると、浮力体１２は、図５及び図６にも示すように、ＰＳ（プレストレスト）コンクリート製の有底円筒体であり、内部の浮力体貯蔵空間１８には、圧縮空気貯蔵容器６の面積率を良好となすべく径の異なるもの、つまり、５本の大径の圧縮空気貯蔵容器６ａと４本の小径の圧縮空気貯蔵容器６ｂを配設している。２２は各圧縮空気貯蔵容器６ａ,６ｂの間隙を長手方向に間隔を開けて充填した発砲コンクリート（比重１.０４）、２３は浮力体１２の内周部１２ｂの内面に、周方向に一定の間隔を開けて突設したコンクリート製の補強柱片であり、長手方向に伸延させて形成している。
【００４８】
浮力体１２の天井部１２ａには、各圧縮空気貯蔵容器６ａ,６ｂの上端部に連通連結した注入・放出パイプ１９を突出させており、各注入・放出パイプ１９には開閉弁２０を取り付けて、各注入・放出パイプ１９の先端部を連通連結体としての連通連結パイプ２１に並列的に連通連結している。また、本体貯蔵空間１７に配置した各圧縮空気貯蔵容器６にも開閉弁２０を有する注入・放出パイプ１９を連通連結するとともに、各注入・放出パイプ１９の先端部を連通連結パイプ２１に並列的に連通連結している。各圧縮空気貯蔵容器６には連通連結パイプ２１を通して圧縮空気を送給・放出可能としており、開閉弁２０としては電磁弁を使用して、電気的に開閉制御可能となして、適宜圧縮空気を送給・放出可能としている。
【００４９】
このように構成することにより、自然エネルギーである風力（や太陽エネルギー）を利用した発電装置２により発電して、発電された電力の所定量を所定の場所に送電する。そして、送電される電力以外の余剰電力でコンプレッサ等の空気圧縮装置３を作動させて、空気圧縮装置３により空気を圧縮して圧縮空気貯蔵部４に貯蔵する。圧縮空気貯蔵部４に貯蔵した圧縮空気は必要に応じて圧縮空気貯蔵部４から放出して、その圧縮空気によりマイクロタービンや小型水車等の再発電装置５を作動させて再発電して、再発電された電力を送電することができる。
【００５０】
この際、電磁弁式の開閉弁２０は電気的に開閉制御することで、各圧縮空気貯蔵容器６に連通連結パイプ２１を通して圧縮空気を適宜送給・放出することができる。
【００５１】
ここで、コンクリート製の圧縮空気貯蔵容器６の建設コストは大幅に削減できるため、経済的に優れた洋上ＣＡＥＳ１となすことができる。洋上プラットフォーム上で圧縮空気貯蔵容器６への圧縮空気の出し入れやLNGガスタービン発電への供給が容易になり、メンテナンスや管理コストが軽減出来るメリットがある。また、この中抜き六角形コンクリート浮体クラスターには、電動型漁船向けの充電装置や漁礁機能、養殖機能、赤潮抑止機能（圧縮空気を海中にバブル状に放出し、酸欠状況を改善する）を有する装置を装備することで、沿岸漁業の活性化に大きく寄与することができる。このため、漁業との共生が比較的容易になる。特に離島漁村の活性化に貢献できる。
【００５２】
また、この洋上における圧縮空気貯蔵容器６が容量的に不足する場合には、不足分だけコンクリート製の圧縮空気貯蔵容器６を周辺の海中に設置して補間することができる。例えば、直径5mで長さ15mの円筒形状のコンクリート製の圧縮空気貯蔵容器６（圧縮空気による内圧：７Mpa）を水深20〜30mレベル（波浪の影響が小さい）でTLP繋留工法（海底のコンクリートアンカーに接続した高強度のテンションケーブルで繋留する工法）によって保持する（なお、我国の海洋土木技術は水深30m〜50mの鋼管杭基礎を施工できるので、この鋼管杭をアンカー補助に利用することも考えられる）。
【００５３】
この海中方式では、コンクリート製の圧縮空気貯蔵容器６の重量は浮力でキャンセルされ、しかも、水は免震媒体(地震力を弱める効果)であるため、海中のコンクリート貯蔵容器は、陸域で建設する場合に較べて、より耐震性に優れることになる。すなわち、陸域では、コンクリート製の圧縮空気貯蔵容器６の重量が大きくなる分、耐震基礎工費が高くなる他、臨海都市や臨海工業地帯周辺では、広い用地を安く取得することは極めて困難である。
【００５４】
ところで、我国では塩害に強い高強度構造材料として、（超）高強度コンクリート（３H-CRETE：トリプルエイチクリートの圧縮強度＝120Mpa、サクセムの圧縮強度＝180Mpa）が市販されており、いずれも養生工場で製造ライン化すれば、高強度であるため輸送に適した軽量ユニット化でき、したがって量産による低コストが期待できる。コンクリートの補強材（RCやPC）として、超高強度（引張強度＝2,300Mpa）で塩害に強い長繊維強化プラスチック補強体（ＳＣＦロッド：特許第３９４７０３８号の図７に開示されている）を適用することができる。これらの塩害に強い高強度構造材料を用いれば、長寿命で・低コストの海洋ＣＡＥＳ１を構築できる。
【００５５】
なお、コンクリート製の圧縮空気貯蔵容器６の内部空間を生かせば、アウトケーブルに樹脂塗装ピアノ線を用いた従来型のPC工法も採用可能であるので、従来PC工法で設計・施工が可能である。いずれにせよ全体組み立ては、海岸の陸上ヤード行うことができる。コンクリート製の浮体Ｆ、圧縮空気貯蔵容器６および付加重量の錘付きを陸上ヤードで一括施工し、大型クレーン等でそれぞれ海面に降ろす。次いで、タグボートで適宜、現場に曳航し、海底に設置する。潮流に抵抗させるため、鋼管杭等やテンションケーブルで連結する。なお、海中〜洋上プラットフォーム間での圧縮空気（最大内圧：７Mpa）の注入・放出には、海底ケーブル等に準じ、新素材等で螺旋状に補強され、気密性と耐久性に優れた可撓性パイプを用いることになる。
【００５６】
以上のように、メガソーラー空中発電等と海洋でのＣＡＥＳ１こそが、我国を始めとする海洋国において、文字通り無尽蔵な新エネルギーを創出し、余剰エネルギーを海洋空間に分散・貯蔵し、併せて臨海都市や臨海工業地帯に電力を比較的安価に安定供給する画期的な再生可能エネルギーシステムであり、その普及は、持続型低炭素社会の構築と地球温暖化防止に大きく貢献するものである。
【００５７】
［第２実施例］
第２実施例としての圧縮空気貯蔵部４は、図７に示すように、浅水域としての沿岸浅海域Ａ１に構築した透過型（スリット型）の堤防Ｔに設けている。
【００５８】
堤防Ｔは、陸域（海岸）Ａ２から沿岸浅海域Ａ１へ突き出るように伸延する海域方向伸延部３０と、海域方向伸延部３０から海岸に沿って伸延する海岸線方向伸延部３１と、海岸線方向伸延部３１から海岸方向に伸延する複数の載設物支持用伸延部３２とから形成している。複数の載設物支持用伸延部３２と海域方向伸延部３０は海岸線方向に一定の間隔を開けて略平行に配置して、これら伸延部３０,３２の上に可動式メガソーラー空中発電装置３３を載設している。
【００５９】
上記伸延部３０,３１,３２は、図８及び図９にも示すように、それぞれ伸延方向に間隔をあけて複数の支柱３４を海底Ｓｇから海面Ｓｓよりも上方位置まで立設し、対向する支柱３４,３４の上端部間と中途部間にはそれぞれ四角形格子枠状の支持体３５,３５を介設して、上部の支持体３５の上面に天端床部３６を設けて構成している。そして、両支持体３５,３５には上下方向に伸延する多数の圧縮空気貯蔵容器６を海中まで垂設して、圧縮空気貯蔵部４を構成している。なお、両支持体３５,３５に圧縮空気貯蔵容器６を内蔵した浮力体１２を海中まで垂設して、圧縮空気貯蔵部４を構成することもできる。
【００６０】
可動式メガソーラー空中発電装置３３は、図７に示すように、前記伸延部３０,３２に対向状態に立設した支柱体４０の上端部間に連結体４１を懸架して吊り連結体ユニット４２を形成している。そして、吊り連結体ユニット４２は、並列的に間隔を開けて複数（本実施形態では３個）配置している。隣接する連結体４１,４１間には、太陽光を集光して発電するソーラーパネル部４３を架設している。ソーラーパネル部４３は扁平板状となして、ソーラーパネル部４３の下方に吹き抜け空間４４を形成している。５０はバックステーとしてのワイヤである。
【００６１】
隣接する吊り連結体ユニット４２,４２間には、図１０及び図１１に示すように、梁片と桁片とから格子状に形成したパネル部支持枠体４５を横架して、パネル部支持枠体４５にソーラーパネル部４３を架設している。ソーラーパネル部４３は、左右方向に隣接して蝶番４６により枢支・連結されたソーラーパネル部本体４７,４７同士の前部間と後部間とに、それぞれ一対の空気圧シリンダ等の折り畳みアクチュエータ４８,４８を介設している。４９は転動ローラである。そして、ソーラーパネル部４３は、折り畳みアクチュエータ４８,４８を伸縮作動させることで、支柱体４０,４０間にて略水平に横臥させて展開張設した使用状態と、支柱体４０,４０側にて略垂直に起立させて折り畳み収納した不使用状態とに状態変更可能となしている。
【００６２】
図７中、５１は空気圧縮装置３と再発電装置５等を設けた機能室、５２は陸域に設けた可動式メガソーラー空中発電装置であり、上記した可動式メガソーラー空中発電装置３３と同様に構成している。
【００６３】
上記した圧縮空気貯蔵部４では、沿岸浅海域Ａ１に電力供給拠点を分散させて構築することができる。そして、圧縮空気貯蔵部４は、支柱３４と多数の圧縮空気貯蔵容器６とで波浪による外力をもたせるが、沿岸浅海域Ａ１においては免震性の高い水（海水）が介在しているため、耐震性と耐久性に優れた構造、つまり透過型（スリット型）の堤防Ｔとなすことができる。そのため、電力を自給自足することができるとともに、内海を静穏化して沿岸漁業を良好に確保することができる。
【００６４】
［第３実施例］
第３実施例としての圧縮空気貯蔵部４は、図１２及び図１３に示すように、耕作放棄地や湾岸埋立地等の軟弱地盤Ｇに船底状の凹条溝６０を形成し、凹条溝６０の表面にコンクリートを打設して凹条床部６１を形成するとともに、凹条床部６１の両側縁部より立ち上がり壁部６２を立ち上げて一体成形することで、排水孔を兼ねたコンクリート基礎工６３となしている。コンクリート基礎工６３内には、上方へ凹条床部６１内に多数の圧縮空気貯蔵容器６を横臥状に整列させて、複数段（本実施例では３段）に段積みして配置することで形成している。
【００６５】
すなわち、凹条床部６１に圧縮空気貯蔵容器６を整列させて配置することで最下層（１段目）を形成するとともに、最下層の上にさらに圧縮空気貯蔵容器６を載積して軟弱地盤Ｇの表面よりも上方まで積層して膨出層（２段目と３段目）を形成している。ここで、例えば、凹条溝６０の深さを１ｍ、膨出層の高さを２ｍ、立ち上がり壁部６２の高さを５０cm、コンクリート基礎工の幅を２０ｍ、コンクリート基礎工の肉厚を１０cm、コンクリート基礎工の長手幅を１２ｍに設計することができる。なお、圧縮空気貯蔵容器６の長さ（長手幅）は、基本的には１２ｍに設定している。そして、圧縮空気貯蔵容器６間にはを間詰め気泡コンクリート６４（比重０.６〜１.４、１５０kg/cm２）を充填し、凹条床部６１の両立ち上がり壁部６２,６２間に固定片６５を掛け廻して、積層した多数の圧縮空気貯蔵容器６を固定片６５を介して固定することで圧縮空気貯蔵部４を構成している。６６は立ち上がり壁部６２に沿わせてその長手方向に間隔を開けて打ち込んだコンクリート製の摩擦支持杭であり、複数（本実施例では８本）の摩擦支持杭６６によりコンクリート基礎工６３を支持している。
【００６６】
上記した圧縮空気貯蔵部４では、耕作放棄地や湾岸埋立地等の軟弱地盤Ｇに対する耐震性・耐久性に優れた電力供給拠点を分散させて構築することができる。そして、電力の自給自足ができるため、農村・山村・地方の活性化を図ることができる。また、圧縮空気貯蔵部４は、地面に形成した船底状の凹条溝６０の表面にコンクリートを打設してコンクリート基礎工６３となしているだけであるため、施工が容易で地震に強い構造となすことができる。
【００６７】
圧縮空気貯蔵容器６の等価な比重は、０.０００５〜０.０００７程度で、軟弱地盤Ｇに加わる死荷重は０.０５１kg/cm２である。間詰め気泡コンクリート６４も比重０.６〜１.４、１５０kg/cm２と軽量である。圧縮空気貯蔵容器６が３段であっても高さは２ｍであっても、等価な自重による荷重は０.０５１kg/cm２で十分小さく、軟弱地盤Ｇにも適した耐震工法である。水平方向の地震力は、コンクリート製の摩擦支持杭６６とコンクリート基礎工６３で対処可能である（地震による水平せん断応力は、０.０３〜０.０５kg／cm２であり、３kg/cm２よりも小さい）。
【００６８】
図１４は、第３実施例としての圧縮空気貯蔵部４の変形例を示すものであり、圧縮空気貯蔵部４を半埋設式となしている。すなわち、かかる圧縮空気貯蔵部４は、上面開口の扁平箱形に形成したコンクリート製のケース体７０を上端縁部が露出するように軟弱地盤Ｇ中に埋設している。そして、ケース体７０内に貯蔵容器ユニットケース７１を複数段（本実施例では２段）に整列させて段積みして、コンクリートスラブを複数（本実施例では４枚）の分割蓋体７２として、分割蓋体７２を発泡ウレタン等の衝撃力緩和層部７３を介して閉蓋している。７４は隣接する貯蔵容器ユニットケース７１,７１間に介設した連通連結体としての圧縮空気移動パイプであり、圧縮空気移動パイプ７４を介してケース体７０内に収容した全ての貯蔵容器ユニットケース７１を直列的に連通連結している。７５は圧縮空気注入・放出パイプであり、７６は圧縮空気注入・放出パイプ７５の中途部に設けた開閉バルブである。７７は排水パイプである。７８は気泡コンクリートである。
【００６９】
貯蔵容器ユニットケース７１は、図５及び図６に示す浮力体１２と基本的構造を同じくするものであるが、ケース本体７９内に収容している５本の大径の圧縮空気貯蔵容器６ａと４本の小径の圧縮空気貯蔵容器６ｂを直列的に連通連結して、圧縮空気注入・放出パイプ７５を通して全ての圧縮空気貯蔵容器６ａ,６ｂに圧縮空気を注入・放出することができるようにしている。
【００７０】
このように構成することで、圧縮空気貯蔵容器６ａ,６ｂが限界以上の内圧を受けた時、あるいは直下型大地震の衝撃力を受けて、圧縮空気貯蔵容器６ａ,６ｂが破損する万一に非常事態でも、爆裂の衝撃力を緩和して、安全性を確保する方策のある半埋設方式の貯蔵法となすことができる。
【００７１】
次に、圧縮空気貯蔵容器６の構造を具体的に説明する。すなわち、図１５〜図１９に示すように、圧縮空気貯蔵容器６は、円筒状の容器本体８０と、容器本体８０の両端開口部を閉蓋する一対の蓋体８１,８１と、一対の蓋体８１,８１の周縁部間に容器本体８０内を通して介設することで容器本体８０に軸線方向にプレストレスを導入するロッド状の軸線方向補強体８２と、容器本体８０の外周面に一定の張力を加えて螺旋状に巻回することで容器本体８０の円周方向にプレストレスを付与するテープ状の円周方向補強体８３とを具備している。
【００７２】
容器本体８０は、側縁部の長手方向と端縁部の周方向にそれぞれ段付き嵌合部８４,８７を有するコンクリート製の一対の円弧状本体形成片８５,８５同士を、側縁部の段付き嵌合部８４,８４間にブチルゴム等の緩衝体８６を介して接続するとともに、端縁部の段付き嵌合部８７,８７間にブチルゴム等の緩衝体８８を介して軸線方向に複数接続して円筒状に形成している。
【００７３】
軸線方向補強体８２としては、前記したＳＣＦロッドを採用することができる。すなわち、図１６に示すように、軸線方向補強体８２はロッド状に伸延する補強体本体８２ａと、補強体本体８２ａの両端部に一体成形したリング状の係止片８２ｂ,８２ｂとからなる。一方（右側）の蓋体８１に形成した係止孔９０に鍔付き筒状の一側係止体９１を係止し、一側係止体９１に横断貫通させた係止ピン９２に一方の係止片８２ｂを係止している。他方（左側）の蓋体８１に形成した係止孔９０に筒状の他側係止体９３を係止し、他側係止体９３に横断貫通させた係止ピン９４に他方の係止片８２ｂを係止している。９３ａは他側係止体９３の雄ネジ部、９５は雄ネジ部９３ａに螺着する雌ねじ部である。１０５はコンクリート等の充填材である。
【００７４】
係止孔９０は蓋体８１の周縁部に周方向に間隔を開けて複数（本実施例では８個）形成して、対向する蓋体８１,８１間に複数の軸線方向補強体８２を前記したように取り付けている。
【００７５】
左右側の蓋体８１,８１にはそれぞれ軸架体９６,９６を取り付けて、各軸架体９６,９６を一対の回転支持体９７,９７に回転自在に取り付け可能としている。軸架体９６は円板状の取付体９６ａと、取付体９６ａの中心部から外方へ直交状態に突設した回転支軸９６ｂとから形成している。取付体９６ａは蓋体８１の外面中央部に取付用雄ネジ部９６ｃ及び取付用雌ネジ部９６ｄを介して取り付けている。
【００７６】
円周方向補強体８３としては、ＣＦＲＰ（カーボンファイバーレインフォーストプラスチック）を使用することができる。
【００７７】
次に、圧縮空気貯蔵容器６の製造方法を具体的に説明する。すなわち、図１９（ａ）に示すように、一対の回転支持体９７,９７に軸架体９６,９６を介して複数のロッド状の軸線方向補強体８２で連結した左右側の蓋体８１,８１を軸架する。
【００７８】
図１９（ｂ）に示すように、左右側の蓋体８１,８１をロッド状の軸線方向補強体８２の軸線方向である左右方向に相互に離隔させて、複数の軸線方向補強体８２を引張して複数の軸線方向補強体８２に一定の張力を加える。そして、引張状態において蓋体８１,８１間に４個の円弧状本体形成片８５を配置して容器本体８０を組み立てる。
【００７９】
図１９（ｃ）に示すように、引張力を解除することでロッド状の軸線方向補強体８２で連結された左右側の蓋体８１,８１を介して容器本体８０に軸線方向にプレストレスを導入する。そして、リール体９８に巻回したテープ状の円周方向補強体８３をガイド体９９を介して繰り出して、円周方向補強体８３を容器本体８０の外周面に一定の張力を加えて螺旋状に巻回することで、容器本体８０の円周方向にプレストレスを付与する。
【００８０】
図１９（ｄ）に示すように、円周方向補強体８３の外周面には多機能特殊ポリマーセメントモルタル等の保護材を塗布して保護層１００を形成する。
【００８１】
図１９（ｅ）に示すように、蓋体８１から軸架体９６を取り外すとともに、蓋体８１に圧縮空気を注入・放出するための注入・放出パイプ１０１を連通連結して、蓋体８１にも保護材を塗布して保護層１００を形成する。
【００８２】
このようにして、最終製品としての圧縮空気貯蔵容器６を製造することができる。この際、圧縮空気貯蔵容器６は、軸線方向補強体８２に軸線方向の応力を分担させるとともに、円周方向補強体８３に円周方向の応力を分担させることで、充填した圧縮空気が容器本体８０に作用する内圧（例えば、７MPa）に耐え得る構造となすことができる。
【００８３】
しかも、容器本体８０は、コンクリート製の一対の円弧状本体形成片８５,８５同士を接続するとともに、軸線方向に複数接続して円筒状に形成している。この際、円弧状本体形成片８５,８５同士には、側縁部に段付き嵌合部８４,８４を形成して、段付き嵌合部８４,８４間に緩衝体８６を介設するとともに、端縁部に段付き嵌合部８７,８７を形成して、段付き嵌合部８７,８７間に緩衝体８８を介設している。そのため、圧縮空気貯蔵容器６内に圧縮空気を出し入れした際に、内圧の変化により容器本体８０が膨張・収縮変形を繰り返すが、その変形を緩衝体８６,８８により堅実に緩衝することができる。その結果、圧縮空気貯蔵容器６をコンクリート製で安価に製造することができるとともに、変形疲労破壊に対する耐久性を保持させることができる。
【００８４】
図２０は、変形例としての圧縮空気貯蔵容器６の構造及び製造工程を示すものである。
【００８５】
変形例としての圧縮空気貯蔵容器６は、前記した圧縮空気貯蔵容器６と基本的構造を同じくするが、容器本体１１０を金属製として、蓋体１２０と回転支軸兼注入・放出パイプ１３０を一体成形している点で異なる。すなわち、容器本体１１０を円筒状に形成し、容器本体１１０の両端開口部をキャップ状に形成した蓋体１２０,１２０で閉蓋している。各蓋体１２０の中央部には回転支軸兼注入・放出パイプ１３０の基端部を連通連設している。
【００８６】
変形例としての圧縮空気貯蔵容器６の製造方法は、図２０（ａ）〜図２０（ｅ）に示すように、前記した圧縮空気貯蔵容器６と同様である。そして、製造された圧縮空気貯蔵容器６は、軸線方向補強体８２に軸線方向の応力を分担させるとともに、円周方向補強体８３に円周方向の応力を分担させることで、充填した圧縮空気が容器本体８０に作用する内圧（例えば、７MPa）に耐え得る構造となすことができる。
【００８７】
［海中で使用する圧縮空気貯蔵容器の試設計］
ここで直径３m、長さ12m円筒形の高強度コンクリート容器（３Hクリート、бｃ＝120Mpa,бta＝бｃ/10=12Mpa）を想定する。円筒形の接線方向と長手方向のPCケーブル本数と補強リブ断面積を、Nθ、NzとAθ、Azとする。円筒は、1.5m(=B)ｘ1.57m(=3mxπｘ/6)リブ付き曲面版ユニット8x6＝48枚（板厚t=20cm,6分割）で構成され、リブ付き曲面板ユニットの重量1.13t(=1.5mx1.57mx0.2x2.4)は、輸送制約条件25t以下を十分満足する。またリブ(間隔＝0.75cm、断面＝0.1mx0.1m)付き曲面板ユニットは型枠の転用ができるため、専用工場ラインでの量産化が可能で、コスト削減が期待できる。
【００８８】
さて、内圧p を受ける円筒形の応力бθ、бｚとプレストレス力Pθ、Pｚは
бθ≒pｒ／t 、NθPθ＝（（B x t）−２Aθ） x（бθ−бta）(1)
бｚ≒pｒ/２t 、NｚPｚ＝（πｒ２−２Aθ）ｘ（бｚ−бta）(2)
よって、内圧を７Mpa、海中の水深を50ｍ（水圧：0.5Mpa）、Nθ＝30本、Nｚ＝150本 とすれば、
бθ＝(7-0.5)(150-10) /20=45.5 Mpa、
Pθ＝(150x20-2x10x10)x(455−120)/30/1,000=31.27ton
１）PSケーブル（破断強度の70%）の引張強度は、
P’θ＝Pθ/0.7＝44.7t→OK.
２）一方、бｚ＝22.75 Mpa、
Pｚ＝(πｘ1502-6x25x25)x(227.5-120)/150/1,000≒48ton
３）PSケーブル（破断強度の70%）の引張強度は、
P’ｚ＝Pｚ/0.7＝68.3t→OK.
すなわち、現場に近い沿岸陸域においてポステン工法で組み立てられる。
【００８９】
次に、高強度コンクリート貯蔵容器の浮力Fu、容量Vと重量W、付加重量（両端に厚さ1ｍの普通コンクリート製円盤）を算定する。
【００９０】
Fu≒πx1.5m２x（12m+2m）=99t
V＝（2πｘ1.5mx12m）x0.2m＋6本x0.252m2x12m＋16本x0.152m２ xπx3m=28.6m３
W＝2.4x28.6=68.64t（現場ヤードで一括組み立て施工可能）
Wa=2.4xπx1.5２x1=17t
（W＋2Wa）−Fu=（68.64＋2x17）−99＝3.64t→OK(重量は浮力でほぼ相殺されている)
４）鋼管杭やコンクリートアンカーにΦ16mmのCFRPケーブル（引張耐力Na＝46 ton）を利用し、水平潮流力に対処する。使用ケーブル長を20mとすれば、この材料単価を800万円/tonとして
Ct=(πx(1.6/100)2x20mx1.8)x800万円≒23万円/基
５）ユニット化・ライン化・量産化できるため、貯蔵容器の 建設コストは、３Hクリートの施工単価40万円/ｍ３とし、量産効果0.7、海域での施工の割り増し率を1.4とすれば、
C＝0.7x1.4x40万円x28.6ｍ３≒1121.1万円/基
付加重量のそれは普通コンクリートであり、単価4万円/ｍ３として、
Ca＝1mxπx1.52m２x4万円＝28.3万円/基
コンクリートアンカーこの付加重量のコンクリート製円盤２対をそのまま活用する。
∴ C0=C+2Ca+Ct＝1121.1+2x28.3+23=1200.7万円/基
６）3Hクリートは、フライアッシュを使用しており、海水に対する耐久性に優れている特長で知られたコンクリートである。したがってこの海中貯蔵容器の空気貯蔵量は、
VA＝（πx(1.5-0.1)2-6x0.25x0.25）x12m
＝69.35m3(69.35x103x0.006≒ 416kWhで1m３の鉛蓄電池2.1個分)であるが、100 基では、容積1m３相当の鉛蓄電池208個分(41.6MWh)となり、約125MW級ソーラー空中発電(3時間レベル)に対処可能になる。
【００９１】
加えて、ユニット総数は実に4,800個にもなり、したがって急速に量産効果は0.7→0.4 以下になる。その場合の建設コストC’＝0.4x1.4x40x28.6≒640.6 万円/基
∴ C’0= C+2Ca+Ct＝720.2万円/基 (a)
以上の試算から、メガソーラー空中発電の規模に合せて柔軟に設置できる。このため、本構想は全国の臨海都市や臨海工業地帯の近くの海域に普及・展開できると言える。
【００９２】
［洋上と海中において圧縮空気貯蔵容器を併用する場合の試算］
前述したように、中抜き6角形コンクリート浮体を構成する隅角部の円筒形コンクリート浮力体6体を、圧縮空気の貯蔵容器として利用できる。しかも、例えば、直径４ｍ、長さ15mの円筒形浮力体の喫水は、4〜5mと浅いため（デッキが波を被らない直径60mの中抜き6角形コンクリート浮体例）、デッキ上で圧縮空気の注入・放出が容易に出来、したがって配管等の維持管理費が安くなる。
【００９３】
中抜き6角形コンクリート浮体の空気貯蔵量 VAfは、壁厚を20cmとして、
VAf≒6x(πx(2m−0.1m)2−6x0.25mx0.25m)x(15m−2x0.2m)=960m３/基
浮体Ｆ基であれば、10VAf=9,600m３(畜電能：9,600ｘ103x0.006≒57,600kWh)
すなわち、浮体Ｆ基の浮力体群は海中貯蔵容器VAの138基分に相当し、約58MWhの畜電能を保有できるのである。無論、この圧縮空気貯蔵容器の建設コストはゼロである。
【００９４】
したがって、この場合、海中貯蔵容器100基分を基準にすれば、式（a）の海中貯蔵容器のコストは実質的に、C’’＝720.2万円x100/(100+138)=302.6万円/基（畜電能：41.6MWh） (ｂ)
ここで浮体Ｆ基＋海中圧縮空気貯蔵容器100基を併用した場合を想定する。
【００９５】
この場合の建設費は、100C’’＝ 3.03億円（合計畜電能：99.2MWh、0.305万円/kWh） (ｃ)
ここで蓄電池として、最も実績が多く、低コストの鉛電池を比較の対象に選べば等価な鉛電池（単価：5万円/kWh,系統用では、15万円/kWh）は等価な建設費Cbを求めれば、
Cb=(5〜15)万円ｘ99.2x1000≒49.6〜149.億円(系統用)>3.03億円(d)
すなわち、この併用型の海中圧縮空気貯蔵容器の建設コストは、大規模ソーラー発電等の場合、鉛電池の方式に較べて、約１/16〜１/49になる。
【００９６】
この他にNaS電池、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池などの蓄電池があり、現在の系統用のコストは、概ね15万円/kWh（参考資料）で、鉛電池のコストの３倍に近い他、安全管理、耐久性、充放電回数等で解決すべき課題が残されている。これに加えて、大型蓄電池の採用方式に派生する可能性のある希少資源(レア金属等)の輸入リスクや価格高騰の恐れ等の問題がある。
【００９７】
これに対して、海上・海中ＣＡＥＳは太陽光発電や風力発電等の大規模発電向けに適し、安全性と安定性（圧縮空気の出し入れの回数が無制限）に優れている他、設計・施工・設置場所(沿岸漁業の活性化に役立ち、漁民の理解を得易い)の自由度が高い。このため全国的に普及する可能性が高く、そうなれば建設コストはより低減されると考えられる。
【００９８】
［洋上における圧縮空気貯蔵容器の試算］
水平トラス６体をリブ付きコンクリート板（等価板厚；8cm、圧縮強度50Mpa）で密閉し、20mx4mx5mの６空間を浮力体のそれに加えて洋上貯蔵容器に使用できる（主な力はトラスが分担）とする。
【００９９】
この改良型の場合、VAt≒６ｘ400m3=2,400m３
∴ VAf+ VAt≒960＋2,400 ＝3,360m３
浮体Ｆ基連結であれば、
10基x(VAf+ VAt) =33,600m3(畜電能：33,600ｘ103x0.006/1000≒201.6MWh) (e)
すなわち、浮体Ｆ基の改良浮力体群の洋上貯蔵容器VAf+VAtは実に約202MWhの畜電能を保有することになる（海中貯蔵容器VAの485基分に相当）。
【０１００】
密閉に要するリブ付きコンクリート板の容積は、
10VCt=10x6x(20x4x2+20x5x2)x0.08=1,728m３
50Mpa級コンクリートの施工コストは、18万円/m３であるので、この浮体Ｆ基分の海上貯蔵容器の付加コストは、
18万円ｘ1,728m3≒3.1億円 (201.6MWh、0.1538万円/kWh) (f)
すなわち、大規模ソーラー発電等の場合、従来型の鉛電池のコスト＝202MWhx(5〜15万円/kWh)
x103/104=101億円〜303億円(系統用) ∴ 約１/33〜１/98
したがって、洋上貯蔵容器が最もエネルギー貯蔵率が高く、経済性にも優れていると言える。
【０１０１】
［圧縮空気貯蔵容器の変形例１］
変形例１としての圧縮空気貯蔵容器６は、図２１〜図２３に示すように、外側容器１７０内に複数（本実施例では７本）の内側容器１８０を相互に間隔を開けて整然と配設して、外側容器１７０内において内側容器１８０の内部に内側圧縮空気貯蔵空間１９０を形成するとともに、内側容器１８０の外部に外側圧縮空気貯蔵空間１９１を形成している。なお、内側容器１８０の本数は本実施例のものに限られるものではなく、外側容器１７０内に単数（１本）の内側容器１８０を配設することもできる。
【０１０２】
外側容器１７０は、円筒状の容器本体１７１と、容器本体１７１の一側端部を閉塞する一側端壁体１７２と、容器本体１７１の他側端部を閉塞する他側端壁体１７３とからなり、コンクリートにより一体成形している。また、外側容器１７０は、スチール製等の金属製となすこともできる。
【０１０３】
内側容器１８０は、円筒状の容器本体１８１と、容器本体１８１の一側端部を閉塞する一側端壁体１８２と、容器本体１８１の他側端部を閉塞する他側端壁体１８３とからなり、金属製材により一体成形している。そして、内側容器１８０は、外側容器１７０内にその軸線に沿わせて７本並列させて配置している。つまり、外側容器１７０の中心部に１本の内側容器１８０を配置するとともに、その周りに６本の内側容器１８０を相互に一定の間隔をあけて配置している。このようにして、圧縮空気貯蔵容器６の面積率を良好となしている。
【０１０４】
また、内側容器１８０は、基本的に応力の自己平衡系（力のつり合いを保つ）となして、外側容器１７０の長手方向の耐力増大を防止している。そのため、内側容器１８０を内蔵した外側容器１７０の両端側、つまり、両側端壁体１７２,１７３における長手方向の外部支持力を大幅に軽減することができる。その結果、圧縮空気貯蔵容器６の設置個所の適用自由度を増大させることができる。
【０１０５】
容器本体１８１の外周面には、その周方向に一定の間隔をあけて３個の硬質ゴム製の第１スペーサ片１８４を、取付ベルト１８７を介して外方へ突出状に取り付けている。そして、外側容器１７０内において、各内側容器１８０の外周面に突設した３個の第１スペーサ片１８４により７本の内側容器１８０の相互の位置を保持させている。外側容器１７０の一側端壁体１７２と各内側容器１８０の一側端壁体１８２との間には、硬質ゴム製で円板状の第２スペーサ片１８５を介在させている。外側容器１７０の他側端壁体１７３と各内側容器１８０の他側端壁体１８３との間には、硬質ゴム製で円板状の第３スペーサ片１８６を介在させている。
【０１０６】
外側容器１７０の一側端壁体１７２には第１注入・放出パイプ１９２を連通連結して、第１注入・放出パイプ１９２を通して外側容器１７０内の外側圧縮空気貯蔵空間１９１に圧縮空気を注入、ないしは、外側圧縮空気貯蔵空間１９１から圧縮空気を放出することができるようにしている。１９３は第１注入・放出パイプ１９２の先端部に取り付けて圧縮空気の注入・放出を制御する第１開閉バルブである。各内側容器１８０の一側端壁体１８２には、外側容器１７０の一側端壁体１７２と第２スペーサ片１８５を介して第２注入・放出パイプ１９４を連通連結して、第２注入・放出パイプ１９４を通して内側容器１８０内の内側圧縮空気貯蔵空間１９０に圧縮空気を注入、ないしは、内側圧縮空気貯蔵空間１９０から圧縮空気を放出することができるようにしている。１９５は第１注入・放出パイプ１９２の先端部に取り付けて圧縮空気の注入・放出を制御する第２開閉バルブである。
【０１０７】
内側容器１８０の内部に形成される内側圧縮空気貯蔵空間１９０には比較的高圧の圧縮空気を貯蔵する一方、内側容器１８０の外部に形成される外側圧縮空気貯蔵空間１９１に比較的低圧の圧縮空気を貯蔵している。つまり、内側圧縮空気貯蔵空間１９０に貯蔵する圧縮空気は、外側圧縮空気貯蔵空間１９１に貯蔵する圧縮空気よりも高圧となしている。そうすることで、圧縮空気の貯蔵量の合理的な増加（大容量化）が可能となる。この際、外側圧縮空気貯蔵空間１９１内の圧力を低減させることができるので、外側容器１７０の容器本体１７１に作用するフープストレスを低減させることができて、耐強度を低減、つまり、外側容器１７０の肉厚（例えば、鋼製管の板厚）を減少させることができる。その結果、圧縮空気貯蔵容器６の貯蔵能を増大させることができる。また、外側圧縮空気貯蔵空間１９１内の圧力を低減させることができるので、外側容器１７０として耐久性のあるＰＣ管（プレキャスト管）を採用することもできる。その結果、圧縮空気貯蔵容器６を腐食環境の劣る地域に適用可能となる。
【０１０８】
［変形例１としての圧縮空気貯蔵容器の比較試算例］
次に、上記した変形例１としての圧縮空気貯蔵容器６（多重鋼管方式）の比較試算例(２重管)を提示する。
（比較試算例）
基準；直径１ｍ(半径r0=50cm)、肉厚t0=2cm、長さ10m単一鋼管容器V0に、圧縮空気p0=7Mpa(=71.4kgf/cm2)を貯蔵する場合を想定。
V0=πｘ12/4x10=7.85m3，p0V0=7.85x106x71.4=5.605x108kgf・cm (1)
円周方向の応力（フープストレス）σ0は、
σ0=r0/t0xp0=50/2x71.4=1,785kgf/cm2 (2)
長手方向の端部支持力P0は、
P0=(πｘ12/4)xp0=0.785x104x71.4/1000=560t (3)
一方、２重鋼管の場合、直径30cm(r2=15cm)、肉厚t2=1.5cm，長さ10m内鋼管V2に、圧縮空気p2=20pa(=204kgf/cm2)を貯蔵する。
【０１０９】
同じ直径1m(r1=r0=50cm)，肉厚t1=1.5cm，長さ10mの外側鋼菅V1管に圧縮空気p１=5pa(=51kgf/cm2)を貯蔵する。
【０１１０】
内鋼菅V2は7本設置可能なので
7V2=7xπｘ0.32/4x10=4.946m3，
7p2V2=4.946x106x204=10.09x108kgf・cm (4)
V1=7.85−4.947=2.904m3，
p1V1=2.904x106x51=1.48x108kgf・cm (5)
7p2 V2＋p1 V1=11.57 x108 kgf・cm
１）エネルギー貯蔵能の比較；
∴(7p2V2＋p1V1)/p0V0=11.57/5.605=2.06倍 (6)
２）円周方向の応力σ1，σ2の比較；
σ1=r1/t1xp1=50/1.5x51=1,700kgf/cm2<σ0→OK (7)
σ2=r2/t2x(p2−p1)=15/1.5x(204−51)=1,530kgf/cm2<σ0→OK (8)
３）長手方向の端部支持力の比較；
内鋼菅V2は、自己平衡系であるので、その断面積を差し引くことになるので、
P1=0.2904x104x51/1000=148t≒P0/3.78 (9)
（結論）
多重鋼管方式は、同径単一鋼管に較べてエネルギー貯蔵容量を大きく（本例では2.06倍）でき、大容量化が可能な他、外側をPC管にして耐久性を高められる。多重鋼管方式は、同径単一鋼管に較べて端部支持力を小さく（本例では1/3.78）でき、比較的支持力の小さい場所でも設置可能で、設置コストもその分低減する。
【０１１１】
［圧縮空気貯蔵容器の変形例２］
変形例２としての圧縮空気貯蔵容器６は、図２４に示すように、変形例１としての圧縮空気貯蔵容器６と基本的構造を共通にしているが、外側容器１７０内に複数（本実施例では３本）の第１〜第３内側容器２００,２１０,２２０を入れ子式に多重に配設して、外側容器１７０内において第１〜第３内側容器２００,２１０,２２０の内と外にそれぞれ第１〜第４圧縮空気貯蔵空間２３０〜２３３を多重に形成している。
【０１１２】
第１〜第３内側容器２００,２１０,２２０は、内側容器１８０と同様に、円筒状の第１〜第３容器本体２０１,２１１,２２１と、第１〜第３容器本体２０１,２１１,２２１の一側端部を閉塞する第１〜第３一側端壁体２０２,２１２,２２２と、第１〜第３容器本体２０１,２１１,２２１の他側端部を閉塞する第１〜第３他側端壁体２０３,２１３,２２３とからなり、スチール製材等の金属製材によりそれぞれ相似形状に一体成形している。そして、外側容器１７０内に第３内側容器２２０を同心円的に配設し、第３内側容器２２０内に第２内側容器２１０を同心円的に配設し、第２内側容器２１０内に第１内側容器２００を同心円的に配設している。２４０は第１内側容器２００と第２内側容器２１０との間に介設した硬質ゴム製の第１スペーサ体、２４１は第２内側容器２１０と第３内側容器２２０との間に介設した硬質ゴム製の第２スペーサ体、２４２は第３内側容器２２０と外側容器１７０との間に介設した硬質ゴム製の第３スペーサ体、２４３は第３内側容器２２０の第３一側端壁体２２２と外側容器１７０の一側端壁体１７２との間に介設した硬質ゴム製で円板状の第４スペーサ体、２４４は第３内側容器２２０の第３他側端壁体２２３と外側容器１７０の他側端壁体１７３との間に介設した硬質ゴム製で円板状の第５スペーサ体である。
【０１１３】
第１内側容器２００の第１一側端壁体２０２には、外側容器１７０の一側端壁体１７２と第４スペーサ体２４３と第３内側容器２２０と第２内側容器２１０を介して第１注入・放出管２０４を連通連結して、第１注入・放出管２０４を通して第１内側容器２００内の第１圧縮空気貯蔵空間２３０に圧縮空気を注入、ないしは、第１圧縮空気貯蔵空間２３０から圧縮空気を放出することができるようにしている。２０５は第１注入・放出管２０４の先端部に取り付けて圧縮空気の注入・放出を制御する第１開閉弁である。
【０１１４】
第２内側容器２１０の第２一側端壁体２１２には、外側容器１７０の一側端壁体１７２と第４スペーサ体２４３と第３内側容器２２０を介して第２注入・放出管２１４を連通連結して、第２注入・放出管２１４を通して第２内側容器２１０内の第２圧縮空気貯蔵空間２３１に圧縮空気を注入、ないしは、第２圧縮空気貯蔵空間２３１から圧縮空気を放出することができるようにしている。２１５は第２注入・放出管２１４の先端部に取り付けて圧縮空気の注入・放出を制御する第２開閉弁である。
【０１１５】
第３内側容器２２０の第３一側端壁体２２２には、外側容器１７０の一側端壁体１７２と第４スペーサ体２４３を介して第３注入・放出管２２４を連通連結して、第３注入・放出管２２４を通して第３内側容器２２０内の第３圧縮空気貯蔵空間２３２に圧縮空気を注入、ないしは、第３圧縮空気貯蔵空間２３２から圧縮空気を放出することができるようにしている。そして、第３注入・放出管２２４内に第２注入・放出管２１４を挿通して配管し、第２注入・放出管２１４内に第１注入・放出管２０４を挿通して配管している。２２５は第３注入・放出管２２４の先端部に取り付けて圧縮空気の注入・放出を制御する第３開閉弁である。
【０１１６】
中心側の圧縮空気貯蔵空間である第１圧縮空気貯蔵空間２３０には可及的（可能な限り）高圧の圧縮空気を貯蔵し、外側に位置する圧縮空気貯蔵空間である第２〜第４圧縮空気貯蔵空間２３１〜２３３には順次減圧して比較的低圧の圧縮空気を貯蔵している。つまり、第１圧縮空気貯蔵空間２３０内の圧縮空気の圧力Ｐａ（例えば、２０Ｍpa）＞第２圧縮空気貯蔵空間２３１内の圧縮空気の圧力Ｐｂ（例えば、１５Ｍpa）＞第３圧縮空気貯蔵空間２３２内の圧縮空気の圧力Ｐｃ（例えば、１０Ｍpa）＞第４圧縮空気貯蔵空間２３３内の圧縮空気の圧力Ｐｄ（例えば、３〜５Ｍpa）に設定している。したがって、第１内側容器２００の耐圧は圧力（Ｐａ−Ｐｂ）に軽減され、第２内側容器２１０の耐圧は圧力（Ｐｂ−Ｐｃ）に軽減され、第３内側容器２２０の耐圧は圧力（Ｐｃ−Ｐｄ）に軽減され、外側容器１７０の耐圧は圧力Ｐｄに維持される。
【０１１７】
そして、圧縮空気を再発電装置（例えば、タービン発電機）５に放出して使用する際には、第１〜第３開閉弁２０５,２１５,２２５の開閉動作をシーケンス制御することで、圧縮空気の圧力の高い順、すなわち、第１圧縮空気貯蔵空間２３０に貯蔵された圧縮空気→第２圧縮空気貯蔵空間２３１に貯蔵された圧縮空気→第３圧縮空気貯蔵空間２３２に貯蔵された圧縮空気を順次放出させて使用することができる。特に、電力の日間ピークトップ時には、第１圧縮空気貯蔵空間２３０に貯蔵された高圧の圧縮空気を優先的に使用することで、タービン発電力を向上させることができる。また、第３圧縮空気貯蔵空間２３２には比較的低圧の圧縮空気を貯蔵して、外側容器１７０に作用するフープストレスを低減させることができて、耐強度を低減、つまり、外側容器１７０の肉厚を減少させることができる。また、第３圧縮空気貯蔵空間２３２内の圧力を低減させることができるので、外側容器１７０として耐久性のあるＰＣ管（プレキャスト管）を採用することもできる。その結果、圧縮空気貯蔵容器６を腐食環境の劣る地域に適用可能となる。
【０１１８】
［第２実施例の変形例］
第２実施例の変形例としての圧縮空気貯蔵部４は、図２５に示すように、透過型（スリット型）の堤防Ｔに設けている。すなわち、堤防Ｔは、鉄筋コンクリート製のブロック体１３５と、圧縮空気貯蔵容器６としての鋼管を多数配置して（鋼管杭群となして）形成している。このように構成することで、鋼管により堤防Ｔの強度（転倒モーメントの引張応力）を確保するとともに、圧縮空気貯蔵部４における圧縮空気貯蔵空間を確保している。
【０１１９】
具体的には、堤防Ｔは、複数（本実施形態では４個）のブロック体１３５を所定の方向に一定間隔を開けて配置し、隣接するブロック体１３５,１３５間に多数の圧縮空気貯蔵容器６としての鋼管（規格SKKの材料）を相互に間隔を開けて起立状に（上下方向に軸線を向けて）配置して（鋼管杭群となして）いる。ブロック体１３５と圧縮空気貯蔵容器６は、それぞれ下端部を海底Ｓｇに埋設させて固定する一方、上端部を海面Ｓｓよりも上方に突出させている。そして、ブロック体１３５と圧縮空気貯蔵容器６の上端部間には天端床部３６を架設状に設けている
このように構成することで、堤防Ｔを安価に築造することができる。つまり、間隔を開けて多数配置した圧縮空気貯蔵容器６間に波を透過させてそのエネルギーを大きく減衰させるという堤防としての機能を確保するとともに、各圧縮空気貯蔵容器６に圧縮空気を貯蔵しておくことで、圧縮空気貯蔵部４としての貯蔵空間を確保することができる。
【０１２０】
［第３実施例の変形例１］
第３実施例の変形例１としての圧縮空気貯蔵部４は、図２６〜図２８に示すように、軟弱地盤Ｇの表層部に埋設状に形成している。
【０１２１】
すなわち、砂質土では軟弱地盤と判断できるＮ値が５以下の地盤Ｇ１において、その表層部に一方向に長尺（例えば、２００〜１０００ｍ）で深さが浅い（例えば、２ｍ）凹部空間１４０を形成し、この凹部空間１４０の内面にコンクリートを打設して、扁平四角形の貯蔵室１４１を形成している。貯蔵室１４１の両端面部１４２,１４３は底部１４４や両側部１４５,１４６に比して肉厚に形成している。１４７は開閉蓋体である。そして、貯蔵室１４１の両端面部１４２,１４３間にはＰＣ（プレストレス）用ピアノ線１４８を介設して、両端面部１４２,１４３が対向する方向にプレストレスを導入している。さらには、貯蔵室１４１の両端面部１４２,１４３の外面と岩盤Ｇ４との間に杭１４９,１４９を介設して、両端面部１４２,１４３を外方から支持している。１５３は貯蔵室１４１内における圧縮空気貯蔵容器６間の間隙に充填した気泡コンクリートであり、気泡コンクリート１５３により圧縮空気貯蔵容器６を保護している。Ｇ２はＮ値が５〜１０の地盤、Ｇ３はＮ値が１０以上の地盤である。
【０１２２】
貯蔵室１４１内には、圧縮空気貯蔵容器６を多数本（本実施例では上下２段に１０本）配置している。そして、圧縮空気貯蔵容器６は、一定長さの鋼管（例えば、規格SKKの材料で、内径が１ｍ、長さが１２ｍ）を相互に連結バンド１５０を介して直列状に接続して形成している。長尺の各圧縮空気貯蔵容器６の両端開口部は端壁片１５１,１５２より閉塞しており、各端壁片１５１,１５２はそれぞれ対面する両端面部１４２,１４３に面接触させている。そして、各圧縮空気貯蔵容器６内には圧縮空気を注入・放出自在に注入して貯蔵している。
【０１２３】
図２８は貯蔵室１４１における力のつり合いを示す説明図であり、各圧縮空気貯蔵容器６内に充填された圧縮空気が両端面部１４２,１４３に及ぼす圧力Ｐ１,Ｐ１と、貯蔵室１４１の底部１４４外面に生起される摩擦抵抗力Ｆ１,Ｆ１との合力に対して、プレストレスＰ２,Ｐ２と杭反力Ｆ２,Ｆ２との合力がつり合うようにしている。
【０１２４】
［第３実施例の変形例２］
第３実施例の変形例２としての圧縮空気貯蔵部４は、図２９に示すように、軟弱地盤Ｇに鋼管杭工法（打撃ないしは振動工法）により圧縮空気貯蔵容器６としての鋼管を多数本施工して形成している。
【０１２５】
すなわち、圧縮空気貯蔵部４となす軟弱地盤Ｇの平面視で四角形領域１６０の四隅と長手辺の中央部に、それぞれ鋼管杭１６１（規格SKKの材料）を施工している。そして、鋼管杭１６１の間に多数の鋼管である圧縮空気貯蔵容器６を施工して配置している。ここで、圧縮空気貯蔵容器６は、上下方向に伸延する鋼管（例えば、規格SKKの材料で、内径が１ｍ、長さが１２ｍ）を１本ないしは長手方向に２本接続して形成している。
【０１２６】
このように構成することで、圧縮空気貯蔵容器６としての鋼管を鋼管杭群（耐震基礎工）としても機能させることができて、軟弱地盤Ｇに形成した圧縮空気貯蔵部４における支持力を高める（強化する）ことができる。さらに、圧縮空気貯蔵容器６の容器鋼管杭群を露出させて、地表より高い人工地盤（図止せず）の耐震基礎工とすれば、津波が鋼管の間を通過し、その力を弱めるほか、洪水の冠水対策にもなる。
【０１２７】
［第３実施例の変形例３］
第３実施例の変形例３としての圧縮空気貯蔵部４は、図３０に示すように、人工地盤Ｇｊに多数の圧縮空気貯蔵容器６を建て込んで、多数の圧縮空気貯蔵容器６を耐震杭と兼用させることで杭基礎として構成している。Ｋは河川、Ｔｋは河岸堤防である。圧縮空気貯蔵容器６としては前記した実施例（変形例も含む）を適宜採用することができる。
【０１２８】
杭基礎を構成する群としての圧縮空気貯蔵容器６は、その上端部を河岸堤防Ｔｋの天端面（堤防道路）と略同一の地上高に配置して、人工地盤Ｇｊの地表よりも高く配置した露出上端部６ｃとなしている。そして、圧縮空気貯蔵容器６の上端に各種工場Ｆａ,Ｆｂ,Ｆｃや機能庫Ｋｉや住宅Ｈや道路Ｒを構築して生活・社会活動空間Ｓを形成している。各種工場Ｆａ,Ｆｂ,Ｆｃの中には避難所を設けている。機能庫Ｋｉには圧縮機等の空気圧縮装置３やマイクロタービン等の再発電装置５（図１参照）を配設している。生活・社会活動空間Ｓの上方には吊橋式メガソーラー発電装置（図３の可動式メガソーラー空中発電装置３３を参照）を配設している。可動式メガソーラー空中発電装置３３に設けたソーラーパネル部４３は、折り畳みアクチュエータ４８,４８（図１０及び図１１参照）を圧縮空気貯蔵容器６に貯蔵した圧縮空気の圧力により作動させることで折り畳み収納可能としている。Ｈｉは避難所である。
【０１２９】
このように、可動式メガソーラー空中発電装置３３は、ソーラーパネル部４３において風や雪の力を逃すことができるため、台風や大雪対策として好適なものである。生活・社会活動空間Ｓは人工地盤Ｇｊの地表よりも高く配置しているため、津波や地震や緊急避難対策として好適なものである。圧縮空気貯蔵部４は、それを構成する圧縮空気貯蔵容器６に耐震杭を兼用させているため、津波や地震や蓄電対策として好適なものである。この際、圧縮空気貯蔵容器６群の露出上端部６ｃは河岸堤防Ｔｋを越えて浸水してきた津波を通過させて津波の力を逃がすため、津波対策に有効に機能する。したがって、かかる圧縮空気貯蔵部４を備えたＣＡＥＳ１は、防災とグリーン電力の安定供給に優れたものである。
【０１３０】
［発電装置２の他実施例］
発電装置２の他実施例としてのメガソーラー空中発電装置２７０は、図３１に示すように、網目状の柔構造システムを用いた湖上メガソーラー発電システムである。
【０１３１】
ところで、太陽光発電は、屋根設置型と地上設置型に大別されるが、前者は住宅の新築時期に左右され、後者は厖大の土地を要するなどの理由で、我国の原発代替エネルギーになり得ないとする識者は少なくない。
【０１３２】
その論点（障壁）を整理すると（エネルギー政策を除く）、次の通りである。
（１）電力供給の不安定→百万kＷ（原発相当分）では、電力安定化には約2倍の余剰電力（約２百万kＷ）が蓄電に必要。
（２）敷地不足→厖大な土地、つまり、約2,000ha（原発相当分は約3百万kＷ）もの敷地が必要で、狭隘な我国では用地確保が困難。
（３）防災・環境問題→大規模地上太陽光発電は森林伐採するため土砂災害・冠水に脆弱で環境破壊を起す。
（４）送電ロス→大規模地上太陽光発電の立地は電力消費都市から遠い場合が多く、送電ロスが大きい。
（５）２次蓄電池の劣化→劣化で換算寿命が短く（5年＝公証10年の半分）、社会インフラ条件を満しえない。
（６）高ランニングコスト→自然エネルギーで最も発電のランニングコスト(40円/kWh程度)が高い。
（７）普及速度→屋根太陽光発電は個別の設計やパワーコンディショナーが必要で非効率。大規模地上太陽光発電は用地取得が困難。このため、普及速度が遅い。
【０１３３】
これらの障壁を解消する新技術が、本実施例にかかるメガソーラー空中発電装置２７０である。すなわち、制約の多い地上や屋根に代えて広い空中を利用するもので、防災対策に優れた吊り構造を用いた出口の早いシステム(=普及速度が速い)である。地上型に較べて吊り構造の分、コスト高になる反面、広大な敷地確保と伐採費・整地費が不要で、メンテナンス費が少なくて済む外、伐採・整地しないので環境保全に優れる。最大の特色は地上型では敷地が他に利用出来ないデッドベースになるのに対して、空中太陽光発電では直下の空間用地や周辺敷地を活かすことによって、建設投資の費用対効果を高める点である。
換言すれば、付加価値ある事業化によって太陽光発電の欠点であった高いランニングコストを補えるメリットが大きい。
【０１３４】
以下に、メガソーラー空中発電装置２７０の構造を具体的に説明する。すなわち、発電装置であるメガソーラー空中発電装置２７０は、図３１〜図３３に示すように、ダム湖２７１等の対向する湖岸２７２,２７３間に、横長四角形枠状の枠体２７４を巻取・巻戻綱体２７５,２７５を介して横架し、枠体２７４に多数の多数の太陽光発電用の太陽光パネル２７６を架設している。枠体２７４は左右方向に伸延する綱体としての一対の主綱体２７７,２７７を前後方向に一定の間隔（例えば、３０ｍ）をあけて平行に配置し、主綱体２７７,２７７の端部間に前後方向に伸延する副綱体２７８,２７８を連結して枠体２７４を形成している。副綱体２７８,２７８は、適宜主綱体２７７,２７７の中途部間にも適宜追加して連結して、枠体２７４を補強することもできる。主・副綱体２７７,２７８としては、引張強度・耐衝撃性・耐紫外線・耐水性に優れ、水に浮遊する比重１以下の素材、例えば、ダイニーマロープを使用することができる。２６８はダムである。
【０１３５】
副綱体２７８,２７８には左右方向に伸延する複数（本実施形態では２本ずつ合計８本）の巻取・巻戻綱体２７５,２７５の一端部（先端部）を連結し、湖岸２７２,２７３にそれぞれ複数台（本実施形態では４台）配設した巻取・巻戻機２８０,２８１に複数（本実施形態では２本づつ合計８本）の巻取・巻戻綱体２７５,２７５の他端部（基端部）を連結している。巻取・巻戻機２８０,２８１により巻取・巻戻綱体２７５,２７５を適宜巻き取ることも、また、巻き戻す（繰り出す）ことも可能として、枠体２７４及びその枠体２７４に取り付けた太陽光パネル２７６と湛水湖面２６９との上下方向の間隔を調整可能としている。
【０１３６】
太陽光パネル２７６は、図３４に示すように、太陽光発電が可能なソーラーフィルム（フィルム式太陽電池）等をプラスチックボードに貼設して、薄肉四角形板状で軽量に形成しており、本実施形態では前後方向に縦長の長方形板状に形成している。２８２は太陽光パネル２７６の周縁部に配設した枠状周縁部である。
【０１３７】
そして、太陽光パネル２７６は、枠体２７４内に一定の周縁部間隔Ｗ１（例えば、３０ｃｍ〜４０ｃｍ）をあけて多数の太陽光パネル２７６を縦横に整然と配置するとともに、相互に太陽光パネル２７６の前後左右方向に一定の前後間隔Ｗ２及び左右間隔Ｗ３（例えば、３０ｃｍ〜４０ｃｍ）をあけて網目状に配置している。枠体２７４の主・副綱体２７７,２７８には第１連結体２８３を介して太陽光パネル２７６の角部に設けた連結ブラケット２８４を着脱自在に連結し、隣接する４枚の太陽光パネル２７６の角部が対向する中心部には第２連結体２８５を配設して、第２連結体２８５に太陽光パネル２７６の角部に設けた連結ブラケット２８４を着脱自在に連結している。なお、前後間隔Ｗ２ないしは左右間隔Ｗ３をあけて相互に隣接する太陽光パネル２７６,２７６の間には、帯状の網体を介設して、網体をキャットウォークとして使用することができる。
【０１３８】
第１連結体２８３は、電気ケーブルの中継機能を有する板状の連結本体２８６に、主綱体２７７及び／又は副綱体２７８に連結する綱体連結片２８７と、１個ないしは２個の連結ブラケット２８４に連結するブラケット連結部２８８と、後述する浮体２９２を着脱自在に連結する磁石体２８９とを設けている。第２連結体２８５は、電気ケーブルの中継機能を有する板状の連結本体２９０に、４個の連結ブラケット２８４に連結するブラケット連結部２９１と、後述する浮体２９２を着脱自在に連結する磁石体２８９とを設けている。
【０１３９】
２９３は枠体２７４から巻取・巻戻綱体２７５に沿わせて湖岸２７２,２７３まで配線した第１電気ケーブル、２９４は主・副綱体２７７,２７８に沿わせて配線した第２電気ケーブル、２９５は第１連結体２８３ないしは第２連結体２８５と太陽光パネル２７６とを接続した第３電気ケーブルである。これらの第１・第２・第３電気ケーブル２９３,２９４,２９５には太陽光パネル２７６からの集電用電線と磁石体２８９への送電用電線を配線して、これらの第１・第２・第３電気ケーブル２９３,２９４,２９５を通して太陽光パネル２７６から集電することも、また、磁石体２８９へ送電することも可能となしている。ここで、磁石体２８９は、送電しない場合（通電を遮断している場合）には浮体２９２に設けた磁石２９６に吸着（ＯＮ）して連結状態が保持される一方、送電された場合（通電された場合）には浮体２９２に設けた磁石２９６に反発（ＯＦＦ）して連結解除状態となるように構成している。そして、かかる磁石体２８９の連結・解除操作は第１・第２・第３電気ケーブル２９３,２９４,２９５を介して遠隔操作可能としている。
【０１４０】
枠体２７４の主・副綱体２７７,２７８には第１・第２連結体２８３,２８５に設けた磁石体２８９を介して浮体２９２を連結している。すなわち、図３５に示すように、枠体２７４の主・副綱体２７７,２７８に、それぞれ長手方向（伸延方向）に間隔（例えば、１０ｍ〜３０ｍ）をあけて磁石体２８９を配設する一方、浮体２９２の上端部に磁石２９６を設けている。そして、湛水湖面２６９に浮遊する複数の浮体２９２の各磁石２９６をいずれかの磁石体２８９に磁性で吸着させて、磁石体２８９に磁石２９６を介して浮体２９２を連結し、浮体２９２により枠体２７４と太陽光パネル２７６を湛水湖面２６９の上方に一定の間隔Ｈａ（例えば、０.５ｍ）を保持して弾性的に支持する柔構造となしている。
【０１４１】
かかる柔構造では、風圧が格段に小さく（例えば空中10mの風圧poに対して、空中1.0mの風圧p1はp1 = po /400と各段に小さくなり（動的不安定現象も無視できる（∵風による上下振動の抑え＝2方向に20〜30ｍ程度の間隔で浮体２９２群が枠体２７４と太陽光パネル２７６を弾性支持している(必要に応じて、それらの中間に設置されたより小型で軽量の浮体（ブイ）群（上からの風圧を分散支持）も付加する)。
【０１４２】
そして、太陽光パネル２７６と湛水湖面２６９との間には一定の間隔Ｈａを保持しているため、太陽光パネル２７６の下方に間隔Ｈａの風路Ｗａを形成することができる。かかる風路Ｗａは太陽光パネル２７６の発熱を冷却する冷却機能を有する。太陽光パネル２７６の周囲には周縁部間隔Ｗ１、前後間隔Ｗ２及び左右間隔Ｗ３をあけているため、太陽光パネル２７６の上方と風路Ｗａとが上下方向に連通して、風が上下方向にも流動させることができる。そのため、太陽光パネル２７６の冷却効果が増大する。また、太陽光パネル２７６のメンテナンス等を行う際には、作業者は小舟を利用して太陽光パネル２７６の下方に形成された風路Ｗａ中に乗り入れて、所望の太陽光パネル２７６に近接する周縁部間隔Ｗ１、前後間隔Ｗ２ないしは左右間隔Ｗ３を通して上半身を太陽光パネル２７６の上方へ出すように小舟上に起立することで、所望の太陽光パネル２７６のメンテナンス等を楽に行うことができる。なお、枠体２７４と太陽光パネル２７６は、浮体２９２群を切り離して湛水湖面２６９に直接浮かべることもできる。この場合、太陽光パネル２７６の発熱を湖水で冷却することができる。
【０１４３】
浮体２９２は上下方向に伸延する円柱状に形成した発泡スチロールを耐紫外線・耐水性に優れたカバー体により被覆して形成している。浮体２９２の上端部には上方へ突出する磁石支持凸部２９７の上端に磁石２９６を配設している。浮体２９２の下端部にはワイヤ連結片２９８を下方へ突設し、ワイヤ連結片２９８を介して隣接する浮体２９２を相互に連結ワイヤ２９９により連結している。このように、複数の浮体２９２を相互に連結ワイヤ２９９により連結することで、磁石体２８９から離脱させた浮体２９２を連結ワイヤ２９９を介して楽に回収することができるようにしている。
【０１４４】
湛水湖面２６９の水位の変動には、両側の巻取・巻戻機２８０,２８１で巻取・巻戻綱体２７５,２７５を巻き取り・巻き戻し作動させることで適応できる。ここで、巻取・巻戻機２８０,２８１は、湛水湖面２６９の水位を検出する水位センサ（図示せず）の水位検出結果に基づいてコンピュータ等の制御手段により巻き取り・巻き戻し作動を自動制御して、枠体２７４と太陽光パネル２７６の配設位置を湛水湖面２６９の水位の変動に適応させるようにしている。また、遮光効果（80%の遮光率）によって有害なアオコの発生を抑制できる。集中豪雨による異常な洪水（流木を伴う）が発生した場合には、流木防止フェンス（アバター）を、太陽光パネル２７６を架設した枠体２７４の上流前面と両側面に(門型形状)配置して、流木による衝撃力を全体のフレキシブルな構造システムで吸収する。ただし、門型形状アバターは端部や隅各点に位置確保用の浮体２９２で連結されている。仮に損傷した浮体２９２があれば、洪水後に取り替える。すなわち、修復が容易なので、多少の周辺部損傷を許容する、いわゆる減災思想の設計法を採用している。
【０１４５】
なお、太陽光パネル２７６が軽量な太陽光フィルムを貼ったプラスチックボードの場合、枠体２７４の前後幅を、例えば、30m程度とすれば、両湖岸２７２,２７３の上に簡易コンクリートタワーを設置し、斜め上から全体を斜張橋方式のように吊り上げて（集中豪雨による大災害時が予測される時には湖面から１ｍ程度）、大量の流木流入状況から枠体２７４と太陽光パネル２７６群を安全に湛水湖面２６９から退避させることが可能である。この際、浮体２９２群は枠体２７４と太陽光パネル２７６群から遠隔操作で切り離す。
【０１４６】
また、対向する主綱体２７７間に副綱体２７８を縦横に架設して網目状（格子状）の枠体２７４を形成し、各網の目空間内に太陽光パネル２７６を架設することもできる。主綱体２７７と副綱体２７８とで形成される網の目空間は太陽光パネル２７６の大きさに応じて適宜設定することができる。
【０１４７】
上記のように構成したメガソーラー空中発電装置２７０は、太陽光フィルム（0.5 MW/ha程度）や太陽光パネル（１MW/ha程度）を適用することで、概ね、（１）用地費・整地費が不要、（２）周辺部には揚水ポンプや送電施設等が備わっている、（３）安全管理が容易という利点がある。このため、比較的低いコスト（従来式の1/2程度）で建設でき、その分、少ない投資の発電事業が可能になる。
【０１４８】
ちなみに全国のダム湖32万haに適用し、太陽光フィルム0.5MW/ha、年間稼動時間1,051h、遮光率80%を採用すれば、100万ｋＷ原発25基相当分の電力が生み出され、夏場の電力不足(ピークカット16%)をこれだけで解消できるなど社会的メリットは大きい。
【０１４９】
すなわち、総湛水面積32万ha の総発電量＝1,346億kWh (≒80%x0.5MW/haｘ32万haｘ 1,051h)。したがって、我国の総消費電力8,580億kWhに対して 16%（≒1,346/8,580ｘ100 ）。
【０１５０】
次に、電力供給の安定化の技術について簡単に説明する。前記したように鋼管(多重)柱等に両機能を持たせる分散型のCAES１は、耐震基礎技術（空気力電池）と既存の圧縮機・多段式マイクロタービン技術を組み合わせたもので、２次電池の課題である社会インフラ条件（長寿命でライフサイクルコストが安い）を満足する。
【０１５１】
すなわち、空気力電池は多柱基礎（多重鋼管杭等）に圧縮空気を貯蔵し、必要時に空気力で多段式タービンを回して発電する(欧米の集中型と異なる防災構造機能を兼備した分散型のCAES１)。
【０１５２】
コスト比較＝1/50(3万円x5年/15万円/50年)←固定型蓄電池(劣化による寿命5年)、15万円/kWh；杭（寿命50年）、3万円/kWh(杭施工費は耐震対策費等で別負担とする)。
【０１５３】
水力発電等のダム湖の場合、発電施設が完備しているので、余力がある場合、そのまま利用できる。送電施設が限界にある場合、電力貯蔵として分散型のCAES１が利用できる。一般に、ダム周辺部は良好な岩盤支持が多いため、長尺鋼管群をコンクリートボックスに水平設置する（収納装置・検査路、主に両端部のみで圧縮支持）が合理的である。
【０１５４】
大規模ダム湖上太陽光発電の場合、余剰電気で超軽量高圧CFRP圧縮空気貯蔵容器（例えば、内圧：70Mpa、直径：40cm、長さ：12m、容積：1500 little）に圧縮空気を貯蔵し、トラックで消費地にあるマイクロ・タービンやガスタービン発電所に陸送することもできる。
【０１５５】
［ダム湖上のメガソーラー空中発電装置２７０の試算例］
ダム湖２７１の両湖岸の距離500mに幅100ｍ（33.3ｍユニット幅の3列）のダイニーマ製綱方式のメガソーラー発電5MWを行う。
（１）枠体材料はダイニーマ；820万円/ton、比重0.97
1)主綱体Φ30mm ；断面積＝π0.032/4=7.07x10-4、500mx2、
重量＝0.97ｘ7.07x10-4ｘ103＝0.686t ∴C1=0.686t x 820万円/ton＝562万円 ・・・(1)
2)副綱体Φ20mm；断面積＝π0.022/4=3.14x10-4、100mx26+500mx4=4,600m、
重量＝0.97ｘ3.14x10-4ｘ4.6x103＝1.4t ∴ C1=1.4t x 820万円/ton＝1,148万円 ・・・（2）
3)ネットΦ2mm；断面積＝π0.0022/4=0.31x10-5、20mx800x125=2x106m、
キャットウォーク有効面積20%（パネル周辺部、ネットユニット幅30mの両側も除く）
重量＝0.2x0.97ｘ0.31x10-5ｘ2x106＝1.2t ∴C1=1.2t x 820万円/ton＝1,070万円 ・・（3）
全体で、ネット制作費割り増し係数1.1として
Cn=1.1x(562+1,148+1,072)=3.060万円・・・・・・・・・(4)
（２）流木防護材フェンス・アバター支持用と枠体支持用の浮体は地元間伐材を利用。
【０１５６】
浮体（中に発砲スチロール）40基； 1,080万円
流木防護フェンス； 3,500万円
Cw=1,080+3,500=4,580万円・・・・・・・・・(5)
（３）巻き取り機 (浮力でキャンセルするので小型で済む。取り付け工事含む)
Cｒ=800万円 ・・・・・・・・・(6)
（４）太陽光パネル(パワーコン含む)；25万円/kW、 125W/m2(≒発電効率17%)
面積100m x 500m x80%=40,000 m2 (=4ha)
発電能；40,000 m2 x 125W/m2 =5,000kW
Cp=25万円/kWｘ5,000kW =12.5億円・・・・・・・・・(7)
（５）総建設費
CT=3.060＋4,580＋800+125,000=13.344億円・・・・・・・・・(8)
CT/5,000kW =26.67万円/kW ・・・・・・・・・(9)
柔綱構造費用C0(=8,440万円)や太陽光パネル費Cp（125,000万円）の割合は、
C0/CTx100=6.3% ,Cp/CTx100= 93.7%・・・・・・・・・(10)
以上に試算から、ダム湖上ネット方式のメガソーラー発電の建設費は、太陽光パネルのコストが支配的であり、高価な超高強度新素材のダイニーマ (カーボン、アラミド繊維以上の強度)を使っても、綱支持システムは6.3%と格段に安いことが分かる。しかるに、問題の太陽光パネルのコストは年々10% 低下する方向にあるので、普及が促進した暁には、ダム湖上ネット方式の太陽光発電は出口の早い、経済性の優れた発電システムになると予測される（地上設置型に較べて、湖水の免震機能で地震力を無視でき、設置レベルが水面約0.5mなので風力も小さい柔支持構造となる）。加えて、用地費が不要、送電などの電力施設に接続が容易であること、安全性（減災思想）が十分でダム水質の維持管理費が少なくなること、など通常の地上設置型メガソーラーに比べて経済的な比較優位性がある。
【０１５７】
［結論］
ダム湖上太陽光発電システムのメリット
１）昼間の湖上太陽光発電の電力を用いて
ａ）ダムの貯水量が十分な場合
昼間に主に湖上太陽光発電を行い、一方の水力発電を補助的に行う。夜間に水力発電のみを行う。この場合、既存の揚水発電電力施設をそのまま活用でき、送電・変電等の新規建設費用投資は不要になり、経済的。原発発電量に限界が来ても柔軟に対応可能である。
【０１５８】
ｂ）ダムの貯水量に限界がある場合
昼間に水力発電と湖上太陽光発電を行う節水型にする。湖上太陽光発電の余剰電気は圧縮空気貯蔵する。夜間に水力発電に使用する。
【０１５９】
２）水道用水・農業用水の調整ダム等では、ポンプ施設が備わっているので、そのまま合理的な水量の調整が可能になる。
【０１６０】
３）既設の限界送電量を超える場合の電力・貯蔵・送電調整システムとしては、
ａ）超過電力で圧縮空気貯蔵する。ただし運搬に適した軽量なCFRP製圧縮空気貯蔵容器を湖上屋周辺に設置し、コンプレッサで圧縮する。圧縮時の発熱は湖水で容易に冷却出来て効率的に貯蔵できる。
【０１６１】
ｂ）ダム湖には道路が接続しているので、軽量なCFRP製圧縮空気貯蔵容器(直径30〜45cm,長さ１２ｍ)トラックで（取り付け道路は備わっている）適宜、都市や工業団地に近いガスタービン発電所（天然ガスを約2/3節約できる）やゴミ発電所（余熱を利用した蒸気発電）等のマイクロタービン発電施設に陸送し、圧縮空気力で再発電し、都市や工業団地に 電力供給できる(所謂、送電のバイパスシステムとなる)。
【０１６２】
４）その他の特長
・淡水湖で塩害が無く、アオコの発生が抑えられる。
・湖水が免震機能で、地震力が抑えられる。
・湖面上０.５ｍ〜１.０ｍ近傍にダイニーマ(比重０．９７)などの軽量枠体構造で設置するので、風力の影響が小さいく、ソーラーパネル（フィルム）群と枠体全体の風による動的不安定現象は中間の浮体群(２ｘ２ｘ１ｍ：間伐材を利用し、内側に発砲スチロールを入れる)で抑えられている。
【０１６３】
洪水による流木は、既存の流木防止フェンス（アバター＝プラスチック製のブイを浮力として間隔を空けて数珠状につなぎ、その水面下に帯状の網を水没させたもの）もしくはそれに準じたもの(浮体の表面に古タイヤを備えたもの)を、枠体周辺に設置。
【０１６４】
場合によっては、周辺部に流木衝撃力による局部的損傷が発生する。枠体周辺部は点検用のキャットウォークになるなど、小船の利用できるので周辺部の損傷したパネルの取替えは容易である。
・大洪水時の安全性を完全に確保するには、軽量なソーラーフイルム(プラスチック枠補強)を採用する。先ず浮体群から枠体を切り離し（磁石体を遠隔操作）、次いでソーラーフイルム群と枠体を、両湖岸に設置した簡易コンクリートタワーを介して、複数ケーブルで斜め方向に吊り上げる（綱体の最低面は湖面から1ｍ前後にする）。
・ダム湖には発電・送電施設やポンプ施設が備わっている。したがって、建設コストがその分廉価である。
【０１６５】
［発電装置２のもう一つの他実施例］
発電装置２のもう一つの他実施例としてのメガソーラー空中発電装置３００は、図３６及び図３７に示すように、網目状の柔構造システムを用いた中山間地域（南側斜面ないしは南東側斜面）用メガソーラー発電システムである。図３６はゴルフ場等の斜面適用例であり、図３７は耕作放棄地等の段々畑適用例である。
【０１６６】
メガソーラー空中発電装置３００は、前記したメガソーラー空中発電装置２７０と同様に、枠体２７４に太陽光パネル２７６の四つの角部を、ブラケット等を介して着脱自在に取り付けて柔支持構造体３１０を構成し、支持基礎体３２０を介して柔支持構造体３１０を斜面地Ｇ５ないしは段々畑地Ｇ６に沿わせて配設している。柔支持構造体３１０は、枠体２７４を、例えば、ダイニーマ製の主綱体２７７と副綱体２７８とで網目状に形成して、網目部分に太陽光パネル２７６の四つの角部を、ブラケット等を介して着脱自在に取り付けて構成することもできる。支持基礎体３２０は、図３８に示すように、側面視逆Ｔ字状で斜面地Ｇ５ないしは段々畑地Ｇ６の斜面を横断する方向（本実施形態では前後方向）に伸延させて形成したコンクリート製の基礎本体３２１と、基礎本体３２１の上端部にその伸延方向に沿わせて配設した木製の横梁体３２２とから構成している。横梁体３２２は間伐材により形成することができる。支持基礎体３２０は、斜面地Ｇ５ないしは段々畑地Ｇ６の斜面に沿わせて一定間隔毎に配設して、支持基礎体３２０により柔支持構造体３１０を地面から一定高さ（例えば、３０ｃｍ〜１.７ｍ）の比較的低空間レベルで支持するようにしている。その際、支持基礎体３２０の高さや大きさは配設場所に応じて個々に設定する。横梁体３２２に柔支持構造体３１０の枠体２７４を連結・固定している。
【０１６７】
このように構成したメガソーラー空中発電装置３００は、起伏地や段々畑などでも、地形を整地する度合いが少なく、従来方式に較べて用地利用率が高い。多数の支持基礎体３２０の自重と摩擦力と簡易杭抵抗力とが枠体２７４の張力で分散支持されて、高次不制静定構造になっているため、全体が倒壊される恐れや、揚力で吹き飛ばされる恐れがない。（一部のパネルや電線結合部等が故障することはあっても、修復・パネルの取替え等のメンテが可能である。独立フレーム構造の従来方式に較べて、強風(台風）に対して、より安全である。）枠体２７４の下面に横梁体３２２（間伐材等）を後付けできる工夫が容易なため、強風による太陽光パネル２７６の動的不安定現象を抑制できる(台風時にはロープ等でアンカー可能）。枠体２７４が高次不制静定ネット構造になっているため、同じ理由で地震に強いとともに、高次不制静定ネット構造になっているため、沈下の恐れがある畑などの軟弱地盤にも適用できる。台風・地震対策に優れ、発電事業の保険を掛ける上で有利。セット・リセットが容易(将来、農地に戻すことも可能）。整地が必要な従来方式より建設コストが安い。メンテが容易。例えば中間部に軽量な脚立(高さ１ｍ程度）を置き、木製の横梁体３２２と脚立を支点として軽量な踏み板を架け、故障パネルの取替えを行うことができる。
【符号の説明】
【０１６８】
１ ＣＡＥＳ
２ 発電装置
３ 空気圧縮装置
４ 圧縮空気貯蔵部
５ 再発電装置
６ 圧縮空気貯蔵容器
７ 電力安定供給管理センター
８ 電力消費地
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分散型圧縮空気貯蔵発電システムに関するものであり、特に、水上はもとより、軟弱地盤等の地上においても耐震性・耐久性に優れた圧縮空気貯蔵構造となすとともに、電力供給の安定化を図ることができるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、エネルギーを貯蔵するシステムの一形態として、特許文献１に開示されたものがある。すなわち、特許文献１では、広大な敷地を安く確保し易い海・川・湖等の水上に浮体構造物を設置して、浮体構造物に液化ガスを貯蔵することができる液化ガス貯蔵システムが開示されている。かかる液化ガス貯蔵システムは、ＬＮＧ等の液化ガスを地上以外の場所に容易に貯蔵することができ、長期間の貯蔵であっても貯蔵効率やエネルギー効率の低下を抑制することができるというものである。また、欧米では、地震の少ない地域の岩塩地層に、気密性の高い巨大な空洞を削掘して大量の圧縮空気を蓄える、いわゆる集中型のエネルギー貯蔵法（ドイツHuntorf,米国Alabana など）がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２６５９３８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１は、エネルギー貯蔵が地上以外、つまり水上に制限されるものであって、地上、特に軟弱地盤等の未利用地においては耐震性等の観点から適用に難があった。同じく巨大な空洞に圧縮空気を集中的に蓄える方法は、十分な大きさの岩塩地層がある地震の少ない場所に限られること、岩盤空洞で代用する場合には、耐震性
の課題の他に、気密性・施工性、陥没等の２次災害の面で難があった。
【０００５】
そこで、本発明は、水上はもとより地上（特に、耕作放棄地や港湾埋立地等の軟弱地盤）においても耐震性・耐久性に優れるとともに、電力供給の安定化と効率化を図ることができる分散型圧縮空気貯蔵発電システムを提供す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記載に係る分散型圧縮空気貯蔵発電システムは、発電装置により発電された電力の内、送電される電力以外の余剰電力で作動される分散型の空気圧縮装置と、空気圧縮装置により圧縮された空気を分散して貯蔵する圧縮空気貯蔵部と、圧縮空気貯蔵部から放出された圧縮空気により分散して再発電する再発電装置とを備え、圧縮空気貯蔵部は、円筒形に形成した多数の耐震性の良い圧縮空気貯蔵容器を連通連結して構成し、各圧縮空気貯蔵容器から圧縮空気を選択的に放出可能となしたことを特徴とする。
【０００７】
かかる分散型圧縮空気貯蔵発電システムでは、風力や太陽光等の自然エネルギーを利用した発電装置により発電して、発電された電力の所定量を所定の場所に送電する。そして、送電される電力以外の余剰電力でコンプレッサ等の空気圧縮装置を作動させて、空気を圧縮して圧縮空気貯蔵部に貯蔵する。圧縮空気貯蔵部に貯蔵した圧縮空気は必要に応じて圧縮空気貯蔵部から放出して、その圧縮空気によりマイクロタービンや小型水車等の再発電装置を作動させて再発電（欧米の集中型システムに較べて、分散型でタービン等も小型化されるため、耐震対策等が容易で、熱放出・吸収の問題の対応策も簡単になる）して、発電された電力を送電することができる。つまり、自然エネルギーによる電力創生・安定供給システムを提供することができる。換言すると、電力の自給自足及び安定供給を実現することができる。
【０００８】
この際、圧縮空気貯蔵部は、円筒形に形成した多数の圧縮空気貯蔵容器を束状に集合させて構成し、各圧縮空気貯蔵容器から圧縮空気を選択的に放出可能となすことで、エネルギー消費量の大きい都市や工業地帯の周辺に圧縮空気貯蔵部を適宜、分散・設置することができる。その結果、送電ロスを小さくすることができる。特に、我が国を始めとして海に隣接する多くの国では、海外貿易に有利な沿岸域に大都市や工業地帯、いわゆる臨海都市や臨海工業地帯を形成して発展してきたという経緯があり、幅広く分散・設置することができる圧縮空気貯蔵部と再発電装置とから電力供給拠点を有効にかつ大きな自由度で設計することができる。
【０００９】
請求項２記載に係る分散型圧縮空気貯蔵発電システムは、請求項１記載に係る分散型圧縮空気貯蔵発電システムであって、水上に浮遊可能な浮体に、前記発電装置と前記空気圧縮装置と前記圧縮空気貯蔵部と前記再発電装置を設けると共に、圧縮空気貯蔵部は浮体内に前記圧縮空気貯蔵容器を充填状態に配設して形成したことを特徴とする。
【００１０】
かかる分散型圧縮空気貯蔵発電システムでは、浮体を離島や沿岸地域に電力供給拠点を分散させて構築することができる。そして、浮体は、免震構造で波浪安定性が良く、長寿命・低コストの海洋インフラとなすことが可能であり、かかる浮体に発電装置と空気圧縮装置と圧縮空気貯蔵部を設けることで、電力を適宜創生して、離島や沿岸地域に安定供給することができる。
【００１１】
請求項３記載に係る分散型圧縮空気貯蔵発電システムは、請求項１記載に係る分散型圧縮空気貯蔵発電システムであって、浅水域において、間隔をあけて複数の支柱を立設し、対向する支柱間には支持体を介して上下方向に伸延する多数の圧縮空気貯蔵容器を垂設することで前記圧縮空気貯蔵部を構成したことを特徴とする。
【００１２】
かかる分散型圧縮空気貯蔵発電システムでは、沿岸浅海域に電力供給拠点を分散させて構築することができる。そして、圧縮空気貯蔵部は、支柱と多数の圧縮空気貯蔵容器とで波浪による外力をもたせるが、免震性の高い水が介在しているため、耐震性と耐久性に優れた構造、つまり透過型（スリット型）の堤防となすことができる。そのため、電力を自給自足することができるとともに、内海を静穏化して沿岸漁業を良好に確保することができる。
【００１３】
請求項４記載に係る分散型圧縮空気貯蔵発電システムは、請求項１記載に係る分散型圧縮空気貯蔵発電システムであって、地面に船底状の凹条溝を形成し、凹条溝の表面にコンクリートを打設して凹条床部を形成し、凹条床部内に多数の圧縮空気貯蔵容器を横臥状に整列させて配置して圧縮空気貯蔵容器の最下層を形成するとともに、最下層の上にさらに圧縮空気貯蔵容器を載積して地面よりも上方まで積層して膨出層を形成し、圧縮空気貯蔵容器間には間詰め気泡コンクリートを充填して、床部の側縁部間に掛け廻した固定片を介して積層した多数の圧縮空気貯蔵容器を固定することで前記圧縮空気貯蔵部を構成したことを特徴とする。
【００１４】
かかる分散型圧縮空気貯蔵発電システムでは、耕作放棄地や湾岸埋立地等の軟弱地盤に対する耐震性・耐久性に優れた電力供給拠点を分散させて構築することができる。そして、電力の自給自足ができるため、農村・山村・地方の活性化を図ることができる。また、圧縮空気貯蔵部は、地面に形成した船底状の凹条溝の表面にコンクリートを打設して凹条床部を形成しているため、施工が容易で地震に強い構造（下面に発砲ウレタン層を持つコンクリート床版の上蓋を設ければ、直下型地震衝撃による万一の爆裂などに対処することも可能）となすことができる。
【００１５】
請求項５記載に係る分散型圧縮空気貯蔵発電システムは、請求項１〜４のいずれか１項記載に係る分散型圧縮空気貯蔵発電システムであって、前記圧縮空気貯蔵容器は、円筒状の容器本体と、容器本体の両端開口部を閉蓋する一対の蓋体と、一対の蓋体の周縁部間に容器本体内を通して介設することで容器本体に軸線方向にプレストレスを導入するロッド状の軸線方向補強体と、容器本体の外周面に一定の張力を加えて螺旋状に巻回することで容器本体の円周方向にプレストレスを付与するテープ状の円周方向補強体とを具備することを特徴とする。
【００１６】
かかる分散型圧縮空気貯蔵発電システムでは、軸線方向補強体に軸線方向の応力を分担させるとともに、円周方向補強体に円周方向の応力を分担させることで、充填した圧縮空気が容器本体に作用する内圧（例えば、７MPa）に耐え得る圧縮空気貯蔵容器の構造となすことができる。
【００１７】
請求項６記載に係る分散型圧縮空気貯蔵発電システムは、請求項５記載に係る分散型圧縮空気貯蔵発電システムであって、前記容器本体は、側縁部の長手方向と端縁部の周方向にそれぞれ段付き嵌合部を有するコンクリート製の一対の円弧状本体形成片同士を、側縁部の段付き嵌合部間に緩衝体を介して接続するとともに、端縁部の段付き嵌合部間に緩衝体を介して軸線方向に複数接続して円筒状に形成したことを特徴とする。
【００１８】
かかる分散型圧縮空気貯蔵発電システムでは、コンクリート製の一対の円弧状本体形成片同士を接続するとともに、軸線方向に複数接続して容器本体を円筒状に形成している。この際、円弧状本体形成片同士には、側縁部に段付き嵌合部を形成して、段付き嵌合部間に緩衝体を介設するとともに、端縁部に段付き嵌合部を形成して、段付き嵌合部間に緩衝体を介設している。そのため、圧縮空気貯蔵容器内に圧縮空気を出し入れした際に、内圧の変化により容器本体が膨張・収縮変形を繰り返すが、その変形を緩衝体により堅実に緩衝することができる。その結果、圧縮空気貯蔵容器をコンクリート製で安価に製造することができるとともに、変形疲労破壊に対する耐久性を保持させることができる。なお、緩衝体としては、例えば、ブチルゴムを使用することができる。
【００１９】
請求項７記載に係る分散型圧縮空気貯蔵発電システムは、請求項１〜４のいずれか１項記載に係る分散型圧縮空気貯蔵発電システムであって、前記圧縮空気貯蔵容器は、外側容器内に単数ないしは複数の内側容器を配設して、外側容器内において内側容器の内と外にそれぞれ圧縮空気貯蔵空間を形成したことを特徴とする。
【００２０】
かかる分散型圧縮空気貯蔵発電システムでは、例えば、円筒状の外側容器内に複数の円筒状の内側容器を配設することで、圧縮空気貯蔵容器の面積率を良好となすことができるとともに、内側容器内に形成される圧縮空気貯蔵空間に比較的高圧の圧縮空気を貯蔵する一方、内側容器外に形成される圧縮空気貯蔵空間に比較的低圧の圧縮空気を貯蔵することで、圧縮空気の貯蔵量の合理的な増加（大容量化）が可能となる。この際、外側の圧縮空気貯蔵空間内の圧力を低減させることができるので、外側容器に作用するフープストレスを低減させることができて、耐強度を低減、つまり、外側容器の肉厚（例えば、鋼製管の板厚）を減少させることができる。また、外側の圧縮空気貯蔵空間内の圧力を低減させることができるので、外側容器として耐久性のあるＰＣ管（プレキャスト管）を採用することもできる。その結果、圧縮空気貯蔵容器を腐食環境の劣る地域に適用可能となる。
【００２１】
また、内側容器は、基本的に応力の自己平衡系（力のつり合いを保つ）として、外側容器の長手方向の耐力増大を防止することができる。そのため、内側容器を内蔵した外側容器の両端側における長手方向の外部支持力を大幅に軽減することができる。その結果、圧縮空気貯蔵容器の設置個所の適用自由度を増大させることができる。
【００２２】
請求項８記載に係る分散型圧縮空気貯蔵発電システムは、請求項１〜４のいずれか１項記載に係る分散型圧縮空気貯蔵発電システムであって、前記圧縮空気貯蔵容器は、外側容器内に複数の内側容器を多重に配設して、外側容器内において内側容器の内と外にそれぞれ圧縮空気貯蔵空間を多重に形成したことを特徴とする。
【００２３】
かかる分散型圧縮空気貯蔵発電システムでは、例えば、円筒状の外側容器内に複数の円筒状の内側容器を略同心円状にかつ半径方向に間隔をあけて多重に配設することで、外側容器内において内側容器の内と外にそれぞれ圧縮空気貯蔵空間を多重に形成することができる。この際、中心側の圧縮空気貯蔵空間には可及的（可能な限り）高圧の圧縮空気を貯蔵し、外側に位置する圧縮空気貯蔵空間には順次減圧して比較的低圧の圧縮空気を貯蔵することができる。そして、圧縮空気を再発電装置（例えば、タービン発電機）に放出して使用する際には、中心側の圧縮空気貯蔵空間に貯蔵された圧縮空気から順次外側の圧縮空気貯蔵空間に貯蔵された圧縮空気を放出させて使用することができる。特に、電力の日間ピークトップ時には、中心側の圧縮空気貯蔵空間に貯蔵された高圧の圧縮空気を優先的に使用することで、タービン発電力を向上させることができる。また、最外側の圧縮空気貯蔵空間には比較的低圧の圧縮空気を貯蔵しているため、外側容器に作用するフープストレスを低減させることができて、耐強度を低減、つまり、外側容器の肉厚（例えば、鋼製管の板厚）を減少させることができる。また、外側の圧縮空気貯蔵空間内の圧力を低減させることができるので、外側容器として耐久性のあるＰＣ管（プレキャスト管）を採用することもできる。その結果、圧縮空気貯蔵容器を腐食環境の劣る地域に適用可能となる。
【００２４】
請求項９記載に係る分散型圧縮空気貯蔵発電システムは、請求項１〜８のいずれか１項記載に係る分散型圧縮空気貯蔵発電システムであって、発電装置は、ダム湖等の対向する湖岸間に一対の綱体を横架し、一対の綱体間に多数の太陽光発電用の太陽光パネルを架設したことを特徴とする。
【００２５】
かかる分散型圧縮空気貯蔵発電システムでは、ダム湖等の広大な湖面の上方に太陽光パネルを配設して、太陽光パネルにより太陽光発電を行うことができる。この際、広大な湖面を有効利用しているために、太陽光パネルを設置するスペースを容易に確保することができる。換言すると、敷地を確保することが困難である地上設置型の太陽光発電装置に比して、太陽光パネルの設置スペースの確保が容易である上に、伐採費や整地費が不要で環境保全に優れるとともに、メンテナンス費を削減することができる。また、一対の綱体間に架設した太陽光パネルにより湖面を広範囲に遮光することができ、この遮光効果（例えば、８０％の遮光率）によって、有害なアオコの発生を抑制することができる。
【００２６】
請求項１０記載に係る分散型圧縮空気貯蔵発電システムは、請求項９記載に係る分散型圧縮空気貯蔵発電システムであって、綱体には、その長手方向に間隔をあけて湛水湖面上に浮遊する複数の浮体を連結して、浮体により綱体を湛水湖面の上方に一定の間隔をあけて弾性的に支持する柔構造となしたことを特徴とする。
【００２７】
かかる分散型圧縮空気貯蔵発電システムでは、湛水湖面上に浮遊する複数の浮体を介して綱体を湛水湖面の上方に一定の間隔（例えば、０.５ｍ〜１.０ｍ）をあけて弾性的に支持しているため、綱体への風圧を格段に小さくすることができる（空中１ｍの風圧は空中１０ｍの風圧の４００分の１である）。すなわち、例えば、前後方向と左右方向の２方向に２０ｍ〜３０ｍの間隔で浮体を配置して、浮体により綱体を弾性支持しているため、風による綱体の上下振動を抑制することができて、動的不安定現象を無視することができる。この際、必要に応じて浮体と浮体の中間にさらに浮体を配置することで、上からの風圧を分散支持させることができる。
【００２８】
請求項１１記載に係る分散型圧縮空気貯蔵発電システムは、請求項１０記載に係る分散型圧縮空気貯蔵発電システムであって、綱体は吊り上げ調節自在となして、綱体に浮体を着脱自在に連結するとともに、遠隔操作して綱体から浮体を離脱可能となしたことを特徴とする。
【００２９】
かかる分散型圧縮空気貯蔵発電システムでは、例えば、流木を伴う大洪水時に遠隔操作して綱体から浮体を離脱させて、浮体を回収するとともに、綱体を吊り上げ調節して湖面から１ｍ前後に離隔させることで、流木等により綱体、さらには、綱体に架設した太陽光パネルが損傷等されるのを回避することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、自然エネルギーによる電力創生・安定供給システムを構築することができて、電力の自給自足及び安定供給を実現することができる。そして、本発明では、エネルギー消費量の大きい都市や工業地帯の周辺に圧縮空気貯蔵部を適宜、分散・設置することができて、送電ロスを小さくすることができる。また、幅広く分散・設置することができる圧縮空気貯蔵部と再発電装置とから電力供給拠点を有効に設計することができるとともに、電力供給拠点が耐震性と耐久性を有することから設計に大きな自由度をもたせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本実施例に係る分散型圧縮空気貯蔵発電システム（ＣＡＥＳ）の概念的説明図。
【図２】第１実施例としての浮体の斜視説明図。
【図３】浮体本体の部分的斜視説明図。
【図４】浮力体の部分的斜視説明図。
【図５】浮力体の一部切欠正面説明図。
【図６】浮力体の断面平面説明図。
【図７】第２実施例としての透過型（スリット型）の堤防の斜視説明図。
【図８】圧縮空気貯蔵部の一部切欠正面説明図。
【図９】圧縮空気貯蔵部の一部切欠平面説明図。
【図１０】ソーラーパネル部正面説明図。
【図１１】ソーラーパネル部平面説明図。
【図１２】第３実施例としての軟弱地盤に配設した圧縮空気貯蔵部の斜視説明図。
【図１３】軟弱地盤に配設した圧縮空気貯蔵部の一部正面説明図。
【図１４】軟弱地盤に配設した変形例としての圧縮空気貯蔵部の断面正面説明図。
【図１５】圧縮空気貯蔵容器の分解斜視説明図。
【図１６】圧縮空気貯蔵容器の断面正面説明図。
【図１７】圧縮空気貯蔵容器の部分斜視図。
【図１８】圧縮空気貯蔵容器の断面部分平面図。
【図１９】コンクリート製の圧縮空気貯蔵容器の製造工程説明図。
【図２０】金属製の圧縮空気貯蔵容器の製造工程説明図。
【図２１】変形例１としての圧縮空気貯蔵容器の断面正面説明図。
【図２２】変形例１としての圧縮空気貯蔵容器の拡大断面平面説明図。
【図２３】内側容器の拡大断面平面説明図。
【図２４】変形例２としての圧縮空気貯蔵容器の断面正面説明図。
【図２５】第２実施例の変形例としての堤防の斜視説明図。
【図２６】第３実施例の変形例１としての軟弱地盤に配設した圧縮空気貯蔵部の断面正面説明図。
【図２７】第３実施例の変形例１としての軟弱地盤に配設した圧縮空気貯蔵部の断面側面説明図。
【図２８】第３実施例の変形例１としての軟弱地盤に配設した圧縮空気貯蔵部の力のつり合い説明図。
【図２９】第３実施例の変形例２としての軟弱地盤に配設した圧縮空気貯蔵部の平面説明図（ａ）と断面正面説明図（ｂ）。
【図３０】第３実施例の変形例３としての人工地盤に配設した圧縮空気貯蔵部の断面正面説明図。
【図３１】発電装置の他実施例としてのメガソーラー空中発電装置の説明図。
【図３２】メガソーラー空中発電装置の平面説明図。
【図３３】メガソーラー空中発電装置の側面説明図。
【図３４】図３２のＸ部の拡大説明図。
【図３５】図３３のＹ部の拡大説明図。
【図３６】発電装置のもう一つの他実施例としてのメガソーラー空中発電装置の一部切欠斜視説明図（斜面適用例）。
【図３７】発電装置のもう一つの他実施例としてのメガソーラー空中発電装置の一部切欠斜視説明図（段々畑適用例）。
【図３８】支持基礎体の斜視説明図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明の実施形態である分散型圧縮空気貯蔵発電システム（以下に、「ＣＡＥＳ」（Distributed Compressed Air Energy Storage System）ともいう。）は、太陽光（ソーラー）発電や風力発電等の余剰電気で空気を圧縮・貯蔵し、貯蔵した圧縮空気を必要に応じて放出することで、その圧縮空気によりマイクロタービンや小型水車等の再発電装置を作動させて再発電し、発電された電力を適宜所要の場所に送電することができるものである。この際、圧縮空気とＬＮＧガス（液化天然ガス）でタービン発電することもできる。この場合、高圧水素貯蔵に較べて安全性が高く、LNGガスを約2/3節約でき、発電コストの削減と電力供給の安定化に役立つ。
【００３３】
周知のごとく地震災害が多発する我国は、４面海に囲まれ、人口の多くは臨海都市や臨海工業地帯の沿岸域に集中する。そして遠浅の海岸は稀で、海底の傾斜は比較的大きい。このため、海上や海中に圧縮空気貯蔵容器を分散設置する可能性が高い。しかも、その設置箇所は電力の消費地である臨海都市や臨海工業地帯に近く、送電ロスが小さい。
【００３４】
他方、可動式メガソーラー空中発電（発案者：太田）は、臨海都市や臨海工業地帯の低層工場・倉庫や郊外駐車場、遊休地、港湾のコンテナーヤード、漁船等の小型船舶の船溜りや周辺の起伏地および埋め立て等の軟弱地盤、さらには沿岸浅海域等の上空に広い面積に亘って展開でき、これらを合せれば、臨海都市や臨海工業地帯が必要とする消費電力を相当量供給することが可能である。
【００３５】
したがって、メガソーラー発電等による電力を臨海都市、臨海工業地帯，離島に安定供給するうえで、洋上・海中ＣＡＥＳの意義は極めて大きい。しかも、これは、大容量化と沿岸海域で分散設置ができる等の特長であり、我国を始めとする海洋国やインド・中国・アメリカ等の沿岸大都市にも幅広く適用でき、これまでのスマートグリッドに一大変革をもたらすものである。
【実施例】
【００３６】
以下に、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００３７】
図１に示す１は本発明に係る実施例としてのＣＡＥＳであり、ＣＡＥＳ１は、複数の地域においてソーラー発電や風力発電等の発電装置２により発電された電力を電力安定供給管理センター７に送電し、電力安定供給管理センター７から電力消費地８（臨海都市、臨海工業地帯、工場・倉庫、農・漁村、離島、郊外駐車場等）に送電するようにしている。
【００３８】
そして、各地域の発電装置２により発電された電力の内、電力安定供給管理センター７に直接送電される電力以外の余剰電力で複数の地域に分散して複数配置した（分散型）コンプレッサ等の空気圧縮装置３をそれぞれ作動して、各空気圧縮装置３により空気を圧縮するとともに、圧縮空気を各地域に分散して配置した（分散型）圧縮空気貯蔵部４に貯蔵するようにしている。圧縮空気貯蔵部４に貯蔵している圧縮空気は必要に応じて放出させて、各地域に分散して配置した（分散型）マイクロタービンや小型風車等の再発電装置５に供給することで再発電装置５を作動させて再発電する。各地域で再発電された電力は電力安定供給管理センター７に送電して、電力安定供給管理センター７から電力消費地８（臨海都市、臨海工業地帯、工場・倉庫、農・漁村、離島、郊外駐車場等）に送電するようにしている。
【００３９】
したがって、各地域に分散して配置した圧縮空気貯蔵部４に貯蔵されている圧縮空気により各地域の再発電装置５を適宜作動させて、再発電された各地域の電力を電力安定供給管理センター７で集中管理して、需要のある電力消費地８に安定供給することができる。
【００４０】
圧縮空気貯蔵部４は、周壁を円筒形に形成して両端部を閉塞した耐震性の良い圧縮空気貯蔵容器６の多数個を束状に配置するとともに、各圧縮空気貯蔵容器６を連通連結パイプ等の連通連結体で直列状ないしは並列状に連通連結して構成しており、各圧縮空気貯蔵容器６から圧縮空気を選択的に放出可能となしている。
【００４１】
圧縮空気貯蔵部４の好適な配設場所として、水上に浮遊可能な浮体Ｆ内と、沿岸浅海域における透過型（スリット型）の堤防Ｔと、耕作放棄地や湾岸埋立地等の軟弱地盤Ｇを、第１〜第３実施例として以下に説明する。
【００４２】
［第１実施例］
第１実施例としての圧縮空気貯蔵部４は、図２に示すように、水上に浮遊可能とした浮体Ｆ内に設けている。浮体Ｆは、浮体本体１１と、浮体本体１１に垂設した浮力体１２とから構成している。
【００４３】
浮体本体１１は、図３にも示すように、平面視六角リング状に形成したコンクリート製の上下一対の浮体形成版体１３,１４を一定の間隔を開けて対向配置し、両浮体形成版体１３,１４の内外側縁部間にトラス構造の支持枠体１５,１６を介設して、内部に六角リング状の本体貯蔵空間１７を形成している。Ｓは水深20〜100mの海域である。
【００４４】
浮力体１２は、図４にも示すように、有底円筒状に形成して、下側の浮体形成版体１４の下面の各隅部に上端縁部を連設して垂下状となしている。そして、各浮力体１２の内部には円柱状の浮力体貯蔵空間１８を形成している。
【００４５】
浮体本体１１の上側の浮体形成版体１３上には、図２に示すように、一つの隅部に風力による発電装置２を配設するとともに、他の隅部に機能室２４を配設しており、機能室２４内には空気圧縮装置３と再発電装置５等を設けている。なお、浮体形成版体１３上には漁業利用充電施設等を設置することもできる。そして、浮体本体１１は、複数個（本実施例では２個）を連結して、海洋エネルギーファーム（水深・地形条件、航路条件の制約に適合し易い蜂の巣形クラスターのプラットフォーム）となしている。また、水深10〜20m の浅水域では、鋼管で支持された着底式や軟着底式コンクリートプラットフォームでも対応できる。
【００４６】
圧縮空気貯蔵部４は、図３及び図４に示すように、本体貯蔵空間１７と浮力体貯蔵空間１８に多数の圧縮空気貯蔵容器６を束状に集合させて充填状態に配置することで形成している。
【００４７】
より具体的に説明すると、浮力体１２は、図５及び図６にも示すように、ＰＳ（プレストレスト）コンクリート製の有底円筒体であり、内部の浮力体貯蔵空間１８には、圧縮空気貯蔵容器６の面積率を良好となすべく径の異なるもの、つまり、５本の大径の圧縮空気貯蔵容器６ａと４本の小径の圧縮空気貯蔵容器６ｂを配設している。２２は各圧縮空気貯蔵容器６ａ,６ｂの間隙を長手方向に間隔を開けて充填した発砲コンクリート（比重１.０４）、２３は浮力体１２の内周部１２ｂの内面に、周方向に一定の間隔を開けて突設したコンクリート製の補強柱片であり、長手方向に伸延させて形成している。
【００４８】
浮力体１２の天井部１２ａには、各圧縮空気貯蔵容器６ａ,６ｂの上端部に連通連結した注入・放出パイプ１９を突出させており、各注入・放出パイプ１９には開閉弁２０を取り付けて、各注入・放出パイプ１９の先端部を連通連結体としての連通連結パイプ２１に並列的に連通連結している。また、本体貯蔵空間１７に配置した各圧縮空気貯蔵容器６にも開閉弁２０を有する注入・放出パイプ１９を連通連結するとともに、各注入・放出パイプ１９の先端部を連通連結パイプ２１に並列的に連通連結している。各圧縮空気貯蔵容器６には連通連結パイプ２１を通して圧縮空気を送給・放出可能としており、開閉弁２０としては電磁弁を使用して、電気的に開閉制御可能となして、適宜圧縮空気を送給・放出可能としている。
【００４９】
このように構成することにより、自然エネルギーである風力（や太陽エネルギー）を利用した発電装置２により発電して、発電された電力の所定量を所定の場所に送電する。そして、送電される電力以外の余剰電力でコンプレッサ等の空気圧縮装置３を作動させて、空気圧縮装置３により空気を圧縮して圧縮空気貯蔵部４に貯蔵する。圧縮空気貯蔵部４に貯蔵した圧縮空気は必要に応じて圧縮空気貯蔵部４から放出して、その圧縮空気によりマイクロタービンや小型水車等の再発電装置５を作動させて再発電して、再発電された電力を送電することができる。
【００５０】
この際、電磁弁式の開閉弁２０は電気的に開閉制御することで、各圧縮空気貯蔵容器６に連通連結パイプ２１を通して圧縮空気を適宜送給・放出することができる。
【００５１】
ここで、コンクリート製の圧縮空気貯蔵容器６の建設コストは大幅に削減できるため、経済的に優れた洋上ＣＡＥＳ１となすことができる。洋上プラットフォーム上で圧縮空気貯蔵容器６への圧縮空気の出し入れやLNGガスタービン発電への供給が容易になり、メンテナンスや管理コストが軽減出来るメリットがある。また、この中抜き六角形コンクリート浮体クラスターには、電動型漁船向けの充電装置や漁礁機能、養殖機能、赤潮抑止機能（圧縮空気を海中にバブル状に放出し、酸欠状況を改善する）を有する装置を装備することで、沿岸漁業の活性化に大きく寄与することができる。このため、漁業との共生が比較的容易になる。特に離島漁村の活性化に貢献できる。
【００５２】
また、この洋上における圧縮空気貯蔵容器６が容量的に不足する場合には、不足分だけコンクリート製の圧縮空気貯蔵容器６を周辺の海中に設置して補間することができる。例えば、直径5mで長さ15mの円筒形状のコンクリート製の圧縮空気貯蔵容器６（圧縮空気による内圧：７Mpa）を水深20〜30mレベル（波浪の影響が小さい）でTLP繋留工法（海底のコンクリートアンカーに接続した高強度のテンションケーブルで繋留する工法）によって保持する（なお、我国の海洋土木技術は水深30m〜50mの鋼管杭基礎を施工できるので、この鋼管杭をアンカー補助に利用することも考えられる）。
【００５３】
この海中方式では、コンクリート製の圧縮空気貯蔵容器６の重量は浮力でキャンセルされ、しかも、水は免震媒体(地震力を弱める効果)であるため、海中のコンクリート貯蔵容器は、陸域で建設する場合に較べて、より耐震性に優れることになる。すなわち、陸域では、コンクリート製の圧縮空気貯蔵容器６の重量が大きくなる分、耐震基礎工費が高くなる他、臨海都市や臨海工業地帯周辺では、広い用地を安く取得することは極めて困難である。
【００５４】
ところで、我国では塩害に強い高強度構造材料として、（超）高強度コンクリート（３H-CRETE：トリプルエイチクリートの圧縮強度＝120Mpa、サクセムの圧縮強度＝180Mpa）が市販されており、いずれも養生工場で製造ライン化すれば、高強度であるため輸送に適した軽量ユニット化でき、したがって量産による低コストが期待できる。コンクリートの補強材（RCやPC）として、超高強度（引張強度＝2,300Mpa）で塩害に強い長繊維強化プラスチック補強体（ＳＣＦロッド：特許第３９４７０３８号の図７に開示されている）を適用することができる。これらの塩害に強い高強度構造材料を用いれば、長寿命で・低コストの海洋ＣＡＥＳ１を構築できる。
【００５５】
なお、コンクリート製の圧縮空気貯蔵容器６の内部空間を生かせば、アウトケーブルに樹脂塗装ピアノ線を用いた従来型のPC工法も採用可能であるので、従来PC工法で設計・施工が可能である。いずれにせよ全体組み立ては、海岸の陸上ヤード行うことができる。コンクリート製の浮体Ｆ、圧縮空気貯蔵容器６および付加重量の錘付きを陸上ヤードで一括施工し、大型クレーン等でそれぞれ海面に降ろす。次いで、タグボートで適宜、現場に曳航し、海底に設置する。潮流に抵抗させるため、鋼管杭等やテンションケーブルで連結する。なお、海中〜洋上プラットフォーム間での圧縮空気（最大内圧：７Mpa）の注入・放出には、海底ケーブル等に準じ、新素材等で螺旋状に補強され、気密性と耐久性に優れた可撓性パイプを用いることになる。
【００５６】
以上のように、メガソーラー空中発電等と海洋でのＣＡＥＳ１こそが、我国を始めとする海洋国において、文字通り無尽蔵な新エネルギーを創出し、余剰エネルギーを海洋空間に分散・貯蔵し、併せて臨海都市や臨海工業地帯に電力を比較的安価に安定供給する画期的な再生可能エネルギーシステムであり、その普及は、持続型低炭素社会の構築と地球温暖化防止に大きく貢献するものである。
【００５７】
［第２実施例］
第２実施例としての圧縮空気貯蔵部４は、図７に示すように、浅水域としての沿岸浅海域Ａ１に構築した透過型（スリット型）の堤防Ｔに設けている。
【００５８】
堤防Ｔは、陸域（海岸）Ａ２から沿岸浅海域Ａ１へ突き出るように伸延する海域方向伸延部３０と、海域方向伸延部３０から海岸に沿って伸延する海岸線方向伸延部３１と、海岸線方向伸延部３１から海岸方向に伸延する複数の載設物支持用伸延部３２とから形成している。複数の載設物支持用伸延部３２と海域方向伸延部３０は海岸線方向に一定の間隔を開けて略平行に配置して、これら伸延部３０,３２の上に可動式メガソーラー空中発電装置３３を載設している。
【００５９】
上記伸延部３０,３１,３２は、図８及び図９にも示すように、それぞれ伸延方向に間隔をあけて複数の支柱３４を海底Ｓｇから海面Ｓｓよりも上方位置まで立設し、対向する支柱３４,３４の上端部間と中途部間にはそれぞれ四角形格子枠状の支持体３５,３５を介設して、上部の支持体３５の上面に天端床部３６を設けて構成している。そして、両支持体３５,３５には上下方向に伸延する多数の圧縮空気貯蔵容器６を海中まで垂設して、圧縮空気貯蔵部４を構成している。なお、両支持体３５,３５に圧縮空気貯蔵容器６を内蔵した浮力体１２を海中まで垂設して、圧縮空気貯蔵部４を構成することもできる。
【００６０】
可動式メガソーラー空中発電装置３３は、図７に示すように、前記伸延部３０,３２に対向状態に立設した支柱体４０の上端部間に連結体４１を懸架して吊り連結体ユニット４２を形成している。そして、吊り連結体ユニット４２は、並列的に間隔を開けて複数（本実施形態では３個）配置している。隣接する連結体４１,４１間には、太陽光を集光して発電するソーラーパネル部４３を架設している。ソーラーパネル部４３は扁平板状となして、ソーラーパネル部４３の下方に吹き抜け空間４４を形成している。５０はバックステーとしてのワイヤである。
【００６１】
隣接する吊り連結体ユニット４２,４２間には、図１０及び図１１に示すように、梁片と桁片とから格子状に形成したパネル部支持枠体４５を横架して、パネル部支持枠体４５にソーラーパネル部４３を架設している。ソーラーパネル部４３は、左右方向に隣接して蝶番４６により枢支・連結されたソーラーパネル部本体４７,４７同士の前部間と後部間とに、それぞれ一対の空気圧シリンダ等の折り畳みアクチュエータ４８,４８を介設している。４９は転動ローラである。そして、ソーラーパネル部４３は、折り畳みアクチュエータ４８,４８を伸縮作動させることで、支柱体４０,４０間にて略水平に横臥させて展開張設した使用状態と、支柱体４０,４０側にて略垂直に起立させて折り畳み収納した不使用状態とに状態変更可能となしている。
【００６２】
図７中、５１は空気圧縮装置３と再発電装置５等を設けた機能室、５２は陸域に設けた可動式メガソーラー空中発電装置であり、上記した可動式メガソーラー空中発電装置３３と同様に構成している。
【００６３】
上記した圧縮空気貯蔵部４では、沿岸浅海域Ａ１に電力供給拠点を分散させて構築することができる。そして、圧縮空気貯蔵部４は、支柱３４と多数の圧縮空気貯蔵容器６とで波浪による外力をもたせるが、沿岸浅海域Ａ１においては免震性の高い水（海水）が介在しているため、耐震性と耐久性に優れた構造、つまり透過型（スリット型）の堤防Ｔとなすことができる。そのため、電力を自給自足することができるとともに、内海を静穏化して沿岸漁業を良好に確保することができる。
【００６４】
［第３実施例］
第３実施例としての圧縮空気貯蔵部４は、図１２及び図１３に示すように、耕作放棄地や湾岸埋立地等の軟弱地盤Ｇに船底状の凹条溝６０を形成し、凹条溝６０の表面にコンクリートを打設して凹条床部６１を形成するとともに、凹条床部６１の両側縁部より立ち上がり壁部６２を立ち上げて一体成形することで、排水孔を兼ねたコンクリート基礎工６３となしている。コンクリート基礎工６３内には、上方へ凹条床部６１内に多数の圧縮空気貯蔵容器６を横臥状に整列させて、複数段（本実施例では３段）に段積みして配置することで形成している。
【００６５】
すなわち、凹条床部６１に圧縮空気貯蔵容器６を整列させて配置することで最下層（１段目）を形成するとともに、最下層の上にさらに圧縮空気貯蔵容器６を載積して軟弱地盤Ｇの表面よりも上方まで積層して膨出層（２段目と３段目）を形成している。ここで、例えば、凹条溝６０の深さを１ｍ、膨出層の高さを２ｍ、立ち上がり壁部６２の高さを５０cm、コンクリート基礎工の幅を２０ｍ、コンクリート基礎工の肉厚を１０cm、コンクリート基礎工の長手幅を１２ｍに設計することができる。なお、圧縮空気貯蔵容器６の長さ（長手幅）は、基本的には１２ｍに設定している。そして、圧縮空気貯蔵容器６間にはを間詰め気泡コンクリート６４（比重０.６〜１.４、１５０kg/cm２）を充填し、凹条床部６１の両立ち上がり壁部６２,６２間に固定片６５を掛け廻して、積層した多数の圧縮空気貯蔵容器６を固定片６５を介して固定することで圧縮空気貯蔵部４を構成している。６６は立ち上がり壁部６２に沿わせてその長手方向に間隔を開けて打ち込んだコンクリート製の摩擦支持杭であり、複数（本実施例では８本）の摩擦支持杭６６によりコンクリート基礎工６３を支持している。
【００６６】
上記した圧縮空気貯蔵部４では、耕作放棄地や湾岸埋立地等の軟弱地盤Ｇに対する耐震性・耐久性に優れた電力供給拠点を分散させて構築することができる。そして、電力の自給自足ができるため、農村・山村・地方の活性化を図ることができる。また、圧縮空気貯蔵部４は、地面に形成した船底状の凹条溝６０の表面にコンクリートを打設してコンクリート基礎工６３となしているだけであるため、施工が容易で地震に強い構造となすことができる。
【００６７】
圧縮空気貯蔵容器６の等価な比重は、０.０００５〜０.０００７程度で、軟弱地盤Ｇに加わる死荷重は０.０５１kg/cm２である。間詰め気泡コンクリート６４も比重０.６〜１.４、１５０kg/cm２と軽量である。圧縮空気貯蔵容器６が３段であっても高さは２ｍであっても、等価な自重による荷重は０.０５１kg/cm２で十分小さく、軟弱地盤Ｇにも適した耐震工法である。水平方向の地震力は、コンクリート製の摩擦支持杭６６とコンクリート基礎工６３で対処可能である（地震による水平せん断応力は、０.０３〜０.０５kg／cm２であり、３kg/cm２よりも小さい）。
【００６８】
図１４は、第３実施例としての圧縮空気貯蔵部４の変形例を示すものであり、圧縮空気貯蔵部４を半埋設式となしている。すなわち、かかる圧縮空気貯蔵部４は、上面開口の扁平箱形に形成したコンクリート製のケース体７０を上端縁部が露出するように軟弱地盤Ｇ中に埋設している。そして、ケース体７０内に貯蔵容器ユニットケース７１を複数段（本実施例では２段）に整列させて段積みして、コンクリートスラブを複数（本実施例では４枚）の分割蓋体７２として、分割蓋体７２を発泡ウレタン等の衝撃力緩和層部７３を介して閉蓋している。７４は隣接する貯蔵容器ユニットケース７１,７１間に介設した連通連結体としての圧縮空気移動パイプであり、圧縮空気移動パイプ７４を介してケース体７０内に収容した全ての貯蔵容器ユニットケース７１を直列的に連通連結している。７５は圧縮空気注入・放出パイプであり、７６は圧縮空気注入・放出パイプ７５の中途部に設けた開閉バルブである。７７は排水パイプである。７８は気泡コンクリートである。
【００６９】
貯蔵容器ユニットケース７１は、図５及び図６に示す浮力体１２と基本的構造を同じくするものであるが、ケース本体７９内に収容している５本の大径の圧縮空気貯蔵容器６ａと４本の小径の圧縮空気貯蔵容器６ｂを直列的に連通連結して、圧縮空気注入・放出パイプ７５を通して全ての圧縮空気貯蔵容器６ａ,６ｂに圧縮空気を注入・放出することができるようにしている。
【００７０】
このように構成することで、圧縮空気貯蔵容器６ａ,６ｂが限界以上の内圧を受けた時、あるいは直下型大地震の衝撃力を受けて、圧縮空気貯蔵容器６ａ,６ｂが破損する万一に非常事態でも、爆裂の衝撃力を緩和して、安全性を確保する方策のある半埋設方式の貯蔵法となすことができる。
【００７１】
次に、圧縮空気貯蔵容器６の構造を具体的に説明する。すなわち、図１５〜図１９に示すように、圧縮空気貯蔵容器６は、円筒状の容器本体８０と、容器本体８０の両端開口部を閉蓋する一対の蓋体８１,８１と、一対の蓋体８１,８１の周縁部間に容器本体８０内を通して介設することで容器本体８０に軸線方向にプレストレスを導入するロッド状の軸線方向補強体８２と、容器本体８０の外周面に一定の張力を加えて螺旋状に巻回することで容器本体８０の円周方向にプレストレスを付与するテープ状の円周方向補強体８３とを具備している。
【００７２】
容器本体８０は、側縁部の長手方向と端縁部の周方向にそれぞれ段付き嵌合部８４,８７を有するコンクリート製の一対の円弧状本体形成片８５,８５同士を、側縁部の段付き嵌合部８４,８４間にブチルゴム等の緩衝体８６を介して接続するとともに、端縁部の段付き嵌合部８７,８７間にブチルゴム等の緩衝体８８を介して軸線方向に複数接続して円筒状に形成している。
【００７３】
軸線方向補強体８２としては、前記したＳＣＦロッドを採用することができる。すなわち、図１６に示すように、軸線方向補強体８２はロッド状に伸延する補強体本体８２ａと、補強体本体８２ａの両端部に一体成形したリング状の係止片８２ｂ,８２ｂとからなる。一方（右側）の蓋体８１に形成した係止孔９０に鍔付き筒状の一側係止体９１を係止し、一側係止体９１に横断貫通させた係止ピン９２に一方の係止片８２ｂを係止している。他方（左側）の蓋体８１に形成した係止孔９０に筒状の他側係止体９３を係止し、他側係止体９３に横断貫通させた係止ピン９４に他方の係止片８２ｂを係止している。９３ａは他側係止体９３の雄ネジ部、９５は雄ネジ部９３ａに螺着する雌ねじ部である。１０５はコンクリート等の充填材である。
【００７４】
係止孔９０は蓋体８１の周縁部に周方向に間隔を開けて複数（本実施例では８個）形成して、対向する蓋体８１,８１間に複数の軸線方向補強体８２を前記したように取り付けている。
【００７５】
左右側の蓋体８１,８１にはそれぞれ軸架体９６,９６を取り付けて、各軸架体９６,９６を一対の回転支持体９７,９７に回転自在に取り付け可能としている。軸架体９６は円板状の取付体９６ａと、取付体９６ａの中心部から外方へ直交状態に突設した回転支軸９６ｂとから形成している。取付体９６ａは蓋体８１の外面中央部に取付用雄ネジ部９６ｃ及び取付用雌ネジ部９６ｄを介して取り付けている。
【００７６】
円周方向補強体８３としては、ＣＦＲＰ（カーボンファイバーレインフォーストプラスチック）を使用することができる。
【００７７】
次に、圧縮空気貯蔵容器６の製造方法を具体的に説明する。すなわち、図１９（ａ）に示すように、一対の回転支持体９７,９７に軸架体９６,９６を介して複数のロッド状の軸線方向補強体８２で連結した左右側の蓋体８１,８１を軸架する。
【００７８】
図１９（ｂ）に示すように、左右側の蓋体８１,８１をロッド状の軸線方向補強体８２の軸線方向である左右方向に相互に離隔させて、複数の軸線方向補強体８２を引張して複数の軸線方向補強体８２に一定の張力を加える。そして、引張状態において蓋体８１,８１間に４個の円弧状本体形成片８５を配置して容器本体８０を組み立てる。
【００７９】
図１９（ｃ）に示すように、引張力を解除することでロッド状の軸線方向補強体８２で連結された左右側の蓋体８１,８１を介して容器本体８０に軸線方向にプレストレスを導入する。そして、リール体９８に巻回したテープ状の円周方向補強体８３をガイド体９９を介して繰り出して、円周方向補強体８３を容器本体８０の外周面に一定の張力を加えて螺旋状に巻回することで、容器本体８０の円周方向にプレストレスを付与する。
【００８０】
図１９（ｄ）に示すように、円周方向補強体８３の外周面には多機能特殊ポリマーセメントモルタル等の保護材を塗布して保護層１００を形成する。
【００８１】
図１９（ｅ）に示すように、蓋体８１から軸架体９６を取り外すとともに、蓋体８１に圧縮空気を注入・放出するための注入・放出パイプ１０１を連通連結して、蓋体８１にも保護材を塗布して保護層１００を形成する。
【００８２】
このようにして、最終製品としての圧縮空気貯蔵容器６を製造することができる。この際、圧縮空気貯蔵容器６は、軸線方向補強体８２に軸線方向の応力を分担させるとともに、円周方向補強体８３に円周方向の応力を分担させることで、充填した圧縮空気が容器本体８０に作用する内圧（例えば、７MPa）に耐え得る構造となすことができる。
【００８３】
しかも、容器本体８０は、コンクリート製の一対の円弧状本体形成片８５,８５同士を接続するとともに、軸線方向に複数接続して円筒状に形成している。この際、円弧状本体形成片８５,８５同士には、側縁部に段付き嵌合部８４,８４を形成して、段付き嵌合部８４,８４間に緩衝体８６を介設するとともに、端縁部に段付き嵌合部８７,８７を形成して、段付き嵌合部８７,８７間に緩衝体８８を介設している。そのため、圧縮空気貯蔵容器６内に圧縮空気を出し入れした際に、内圧の変化により容器本体８０が膨張・収縮変形を繰り返すが、その変形を緩衝体８６,８８により堅実に緩衝することができる。その結果、圧縮空気貯蔵容器６をコンクリート製で安価に製造することができるとともに、変形疲労破壊に対する耐久性を保持させることができる。
【００８４】
図２０は、変形例としての圧縮空気貯蔵容器６の構造及び製造工程を示すものである。
【００８５】
変形例としての圧縮空気貯蔵容器６は、前記した圧縮空気貯蔵容器６と基本的構造を同じくするが、容器本体１１０を金属製として、蓋体１２０と回転支軸兼注入・放出パイプ１３０を一体成形している点で異なる。すなわち、容器本体１１０を円筒状に形成し、容器本体１１０の両端開口部をキャップ状に形成した蓋体１２０,１２０で閉蓋している。各蓋体１２０の中央部には回転支軸兼注入・放出パイプ１３０の基端部を連通連設している。
【００８６】
変形例としての圧縮空気貯蔵容器６の製造方法は、図２０（ａ）〜図２０（ｅ）に示すように、前記した圧縮空気貯蔵容器６と同様である。そして、製造された圧縮空気貯蔵容器６は、軸線方向補強体８２に軸線方向の応力を分担させるとともに、円周方向補強体８３に円周方向の応力を分担させることで、充填した圧縮空気が容器本体８０に作用する内圧（例えば、７MPa）に耐え得る構造となすことができる。
【００８７】
［海中で使用する圧縮空気貯蔵容器の試設計］
ここで直径３m、長さ12m円筒形の高強度コンクリート容器（３Hクリート、бｃ＝120Mpa,бta＝бｃ/10=12Mpa）を想定する。円筒形の接線方向と長手方向のPCケーブル本数と補強リブ断面積を、Nθ、NzとAθ、Azとする。円筒は、1.5m(=B)ｘ1.57m(=3mxπｘ/6)リブ付き曲面版ユニット8x6＝48枚（板厚t=20cm,6分割）で構成され、リブ付き曲面板ユニットの重量1.13t(=1.5mx1.57mx0.2x2.4)は、輸送制約条件25t以下を十分満足する。またリブ(間隔＝0.75cm、断面＝0.1mx0.1m)付き曲面板ユニットは型枠の転用ができるため、専用工場ラインでの量産化が可能で、コスト削減が期待できる。
【００８８】
さて、内圧p を受ける円筒形の応力бθ、бｚとプレストレス力Pθ、Pｚは
бθ≒pｒ／t 、NθPθ＝（（B x t）−２Aθ） x（бθ−бta）(1)
бｚ≒pｒ/２t 、NｚPｚ＝（πｒ２−２Aθ）ｘ（бｚ−бta）(2)
よって、内圧を７Mpa、海中の水深を50ｍ（水圧：0.5Mpa）、Nθ＝30本、Nｚ＝150本 とすれば、
бθ＝(7-0.5)(150-10) /20=45.5 Mpa、
Pθ＝(150x20-2x10x10)x(455−120)/30/1,000=31.27ton
１）PSケーブル（破断強度の70%）の引張強度は、
P’θ＝Pθ/0.7＝44.7t→OK.
２）一方、бｚ＝22.75 Mpa、
Pｚ＝(πｘ1502-6x25x25)x(227.5-120)/150/1,000≒48ton
３）PSケーブル（破断強度の70%）の引張強度は、
P’ｚ＝Pｚ/0.7＝68.3t→OK.
すなわち、現場に近い沿岸陸域においてポステン工法で組み立てられる。
【００８９】
次に、高強度コンクリート貯蔵容器の浮力Fu、容量Vと重量W、付加重量（両端に厚さ1ｍの普通コンクリート製円盤）を算定する。
【００９０】
Fu≒πx1.5m２x（12m+2m）=99t
V＝（2πｘ1.5mx12m）x0.2m＋6本x0.252m2x12m＋16本x0.152m２ xπx3m=28.6m３
W＝2.4x28.6=68.64t（現場ヤードで一括組み立て施工可能）
Wa=2.4xπx1.5２x1=17t
（W＋2Wa）−Fu=（68.64＋2x17）−99＝3.64t→OK(重量は浮力でほぼ相殺されている)
４）鋼管杭やコンクリートアンカーにΦ16mmのCFRPケーブル（引張耐力Na＝46 ton）を利用し、水平潮流力に対処する。使用ケーブル長を20mとすれば、この材料単価を800万円/tonとして
Ct=(πx(1.6/100)2x20mx1.8)x800万円≒23万円/基
５）ユニット化・ライン化・量産化できるため、貯蔵容器の 建設コストは、３Hクリートの施工単価40万円/ｍ３とし、量産効果0.7、海域での施工の割り増し率を1.4とすれば、
C＝0.7x1.4x40万円x28.6ｍ３≒1121.1万円/基
付加重量のそれは普通コンクリートであり、単価4万円/ｍ３として、
Ca＝1mxπx1.52m２x4万円＝28.3万円/基
コンクリートアンカーこの付加重量のコンクリート製円盤２対をそのまま活用する。
∴ C0=C+2Ca+Ct＝1121.1+2x28.3+23=1200.7万円/基
６）3Hクリートは、フライアッシュを使用しており、海水に対する耐久性に優れている特長で知られたコンクリートである。したがってこの海中貯蔵容器の空気貯蔵量は、
VA＝（πx(1.5-0.1)2-6x0.25x0.25）x12m
＝69.35m3(69.35x103x0.006≒ 416kWhで1m３の鉛蓄電池2.1個分)であるが、100 基では、容積1m３相当の鉛蓄電池208個分(41.6MWh)となり、約125MW級ソーラー空中発電(3時間レベル)に対処可能になる。
【００９１】
加えて、ユニット総数は実に4,800個にもなり、したがって急速に量産効果は0.7→0.4 以下になる。その場合の建設コストC’＝0.4x1.4x40x28.6≒640.6 万円/基
∴ C’0= C+2Ca+Ct＝720.2万円/基 (a)
以上の試算から、メガソーラー空中発電の規模に合せて柔軟に設置できる。このため、本構想は全国の臨海都市や臨海工業地帯の近くの海域に普及・展開できると言える。
【００９２】
［洋上と海中において圧縮空気貯蔵容器を併用する場合の試算］
前述したように、中抜き6角形コンクリート浮体を構成する隅角部の円筒形コンクリート浮力体6体を、圧縮空気の貯蔵容器として利用できる。しかも、例えば、直径４ｍ、長さ15mの円筒形浮力体の喫水は、4〜5mと浅いため（デッキが波を被らない直径60mの中抜き6角形コンクリート浮体例）、デッキ上で圧縮空気の注入・放出が容易に出来、したがって配管等の維持管理費が安くなる。
【００９３】
中抜き6角形コンクリート浮体の空気貯蔵量 VAfは、壁厚を20cmとして、
VAf≒6x(πx(2m−0.1m)2−6x0.25mx0.25m)x(15m−2x0.2m)=960m３/基
浮体Ｆ基であれば、10VAf=9,600m３(畜電能：9,600ｘ103x0.006≒57,600kWh)
すなわち、浮体Ｆ基の浮力体群は海中貯蔵容器VAの138基分に相当し、約58MWhの畜電能を保有できるのである。無論、この圧縮空気貯蔵容器の建設コストはゼロである。
【００９４】
したがって、この場合、海中貯蔵容器100基分を基準にすれば、式（a）の海中貯蔵容器のコストは実質的に、C’’＝720.2万円x100/(100+138)=302.6万円/基（畜電能：41.6MWh） (ｂ)
ここで浮体Ｆ基＋海中圧縮空気貯蔵容器100基を併用した場合を想定する。
【００９５】
この場合の建設費は、100C’’＝ 3.03億円（合計畜電能：99.2MWh、0.305万円/kWh） (ｃ)
ここで蓄電池として、最も実績が多く、低コストの鉛電池を比較の対象に選べば等価な鉛電池（単価：5万円/kWh,系統用では、15万円/kWh）は等価な建設費Cbを求めれば、
Cb=(5〜15)万円ｘ99.2x1000≒49.6〜149.億円(系統用)>3.03億円(d)
すなわち、この併用型の海中圧縮空気貯蔵容器の建設コストは、大規模ソーラー発電等の場合、鉛電池の方式に較べて、約１/16〜１/49になる。
【００９６】
この他にNaS電池、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池などの蓄電池があり、現在の系統用のコストは、概ね15万円/kWh（参考資料）で、鉛電池のコストの３倍に近い他、安全管理、耐久性、充放電回数等で解決すべき課題が残されている。これに加えて、大型蓄電池の採用方式に派生する可能性のある希少資源(レア金属等)の輸入リスクや価格高騰の恐れ等の問題がある。
【００９７】
これに対して、海上・海中ＣＡＥＳは太陽光発電や風力発電等の大規模発電向けに適し、安全性と安定性（圧縮空気の出し入れの回数が無制限）に優れている他、設計・施工・設置場所(沿岸漁業の活性化に役立ち、漁民の理解を得易い)の自由度が高い。このため全国的に普及する可能性が高く、そうなれば建設コストはより低減されると考えられる。
【００９８】
［洋上における圧縮空気貯蔵容器の試算］
水平トラス６体をリブ付きコンクリート板（等価板厚；8cm、圧縮強度50Mpa）で密閉し、20mx4mx5mの６空間を浮力体のそれに加えて洋上貯蔵容器に使用できる（主な力はトラスが分担）とする。
【００９９】
この改良型の場合、VAt≒６ｘ400m3=2,400m３
∴ VAf+ VAt≒960＋2,400 ＝3,360m３
浮体Ｆ基連結であれば、
10基x(VAf+ VAt) =33,600m3(畜電能：33,600ｘ103x0.006/1000≒201.6MWh) (e)
すなわち、浮体Ｆ基の改良浮力体群の洋上貯蔵容器VAf+VAtは実に約202MWhの畜電能を保有することになる（海中貯蔵容器VAの485基分に相当）。
【０１００】
密閉に要するリブ付きコンクリート板の容積は、
10VCt=10x6x(20x4x2+20x5x2)x0.08=1,728m３
50Mpa級コンクリートの施工コストは、18万円/m３であるので、この浮体Ｆ基分の海上貯蔵容器の付加コストは、
18万円ｘ1,728m3≒3.1億円 (201.6MWh、0.1538万円/kWh) (f)
すなわち、大規模ソーラー発電等の場合、従来型の鉛電池のコスト＝202MWhx(5〜15万円/kWh)
x103/104=101億円〜303億円(系統用) ∴ 約１/33〜１/98
したがって、洋上貯蔵容器が最もエネルギー貯蔵率が高く、経済性にも優れていると言える。
【０１０１】
［圧縮空気貯蔵容器の変形例１］
変形例１としての圧縮空気貯蔵容器６は、図２１〜図２３に示すように、外側容器１７０内に複数（本実施例では７本）の内側容器１８０を相互に間隔を開けて整然と配設して、外側容器１７０内において内側容器１８０の内部に内側圧縮空気貯蔵空間１９０を形成するとともに、内側容器１８０の外部に外側圧縮空気貯蔵空間１９１を形成している。なお、内側容器１８０の本数は本実施例のものに限られるものではなく、外側容器１７０内に単数（１本）の内側容器１８０を配設することもできる。
【０１０２】
外側容器１７０は、円筒状の容器本体１７１と、容器本体１７１の一側端部を閉塞する一側端壁体１７２と、容器本体１７１の他側端部を閉塞する他側端壁体１７３とからなり、コンクリートにより一体成形している。また、外側容器１７０は、スチール製等の金属製となすこともできる。
【０１０３】
内側容器１８０は、円筒状の容器本体１８１と、容器本体１８１の一側端部を閉塞する一側端壁体１８２と、容器本体１８１の他側端部を閉塞する他側端壁体１８３とからなり、金属製材により一体成形している。そして、内側容器１８０は、外側容器１７０内にその軸線に沿わせて７本並列させて配置している。つまり、外側容器１７０の中心部に１本の内側容器１８０を配置するとともに、その周りに６本の内側容器１８０を相互に一定の間隔をあけて配置している。このようにして、圧縮空気貯蔵容器６の面積率を良好となしている。
【０１０４】
また、内側容器１８０は、基本的に応力の自己平衡系（力のつり合いを保つ）となして、外側容器１７０の長手方向の耐力増大を防止している。そのため、内側容器１８０を内蔵した外側容器１７０の両端側、つまり、両側端壁体１７２,１７３における長手方向の外部支持力を大幅に軽減することができる。その結果、圧縮空気貯蔵容器６の設置個所の適用自由度を増大させることができる。
【０１０５】
容器本体１８１の外周面には、その周方向に一定の間隔をあけて３個の硬質ゴム製の第１スペーサ片１８４を、取付ベルト１８７を介して外方へ突出状に取り付けている。そして、外側容器１７０内において、各内側容器１８０の外周面に突設した３個の第１スペーサ片１８４により７本の内側容器１８０の相互の位置を保持させている。外側容器１７０の一側端壁体１７２と各内側容器１８０の一側端壁体１８２との間には、硬質ゴム製で円板状の第２スペーサ片１８５を介在させている。外側容器１７０の他側端壁体１７３と各内側容器１８０の他側端壁体１８３との間には、硬質ゴム製で円板状の第３スペーサ片１８６を介在させている。
【０１０６】
外側容器１７０の一側端壁体１７２には第１注入・放出パイプ１９２を連通連結して、第１注入・放出パイプ１９２を通して外側容器１７０内の外側圧縮空気貯蔵空間１９１に圧縮空気を注入、ないしは、外側圧縮空気貯蔵空間１９１から圧縮空気を放出することができるようにしている。１９３は第１注入・放出パイプ１９２の先端部に取り付けて圧縮空気の注入・放出を制御する第１開閉バルブである。各内側容器１８０の一側端壁体１８２には、外側容器１７０の一側端壁体１７２と第２スペーサ片１８５を介して第２注入・放出パイプ１９４を連通連結して、第２注入・放出パイプ１９４を通して内側容器１８０内の内側圧縮空気貯蔵空間１９０に圧縮空気を注入、ないしは、内側圧縮空気貯蔵空間１９０から圧縮空気を放出することができるようにしている。１９５は第１注入・放出パイプ１９２の先端部に取り付けて圧縮空気の注入・放出を制御する第２開閉バルブである。
【０１０７】
内側容器１８０の内部に形成される内側圧縮空気貯蔵空間１９０には比較的高圧の圧縮空気を貯蔵する一方、内側容器１８０の外部に形成される外側圧縮空気貯蔵空間１９１に比較的低圧の圧縮空気を貯蔵している。つまり、内側圧縮空気貯蔵空間１９０に貯蔵する圧縮空気は、外側圧縮空気貯蔵空間１９１に貯蔵する圧縮空気よりも高圧となしている。そうすることで、圧縮空気の貯蔵量の合理的な増加（大容量化）が可能となる。この際、外側圧縮空気貯蔵空間１９１内の圧力を低減させることができるので、外側容器１７０の容器本体１７１に作用するフープストレスを低減させることができて、耐強度を低減、つまり、外側容器１７０の肉厚（例えば、鋼製管の板厚）を減少させることができる。その結果、圧縮空気貯蔵容器６の貯蔵能を増大させることができる。また、外側圧縮空気貯蔵空間１９１内の圧力を低減させることができるので、外側容器１７０として耐久性のあるＰＣ管（プレキャスト管）を採用することもできる。その結果、圧縮空気貯蔵容器６を腐食環境の劣る地域に適用可能となる。
【０１０８】
［変形例１としての圧縮空気貯蔵容器の比較試算例］
次に、上記した変形例１としての圧縮空気貯蔵容器６（多重鋼管方式）の比較試算例(２重管)を提示する。
（比較試算例）
基準；直径１ｍ(半径r0=50cm)、肉厚t0=2cm、長さ10m単一鋼管容器V0に、圧縮空気p0=7Mpa(=71.4kgf/cm2)を貯蔵する場合を想定。
V0=πｘ12/4x10=7.85m3，p0V0=7.85x106x71.4=5.605x108kgf・cm (1)
円周方向の応力（フープストレス）σ0は、
σ0=r0/t0xp0=50/2x71.4=1,785kgf/cm2 (2)
長手方向の端部支持力P0は、
P0=(πｘ12/4)xp0=0.785x104x71.4/1000=560t (3)
一方、２重鋼管の場合、直径30cm(r2=15cm)、肉厚t2=1.5cm，長さ10m内鋼管V2に、圧縮空気p2=20pa(=204kgf/cm2)を貯蔵する。
【０１０９】
同じ直径1m(r1=r0=50cm)，肉厚t1=1.5cm，長さ10mの外側鋼菅V1管に圧縮空気p１=5pa(=51kgf/cm2)を貯蔵する。
【０１１０】
内鋼菅V2は7本設置可能なので
7V2=7xπｘ0.32/4x10=4.946m3，
7p2V2=4.946x106x204=10.09x108kgf・cm (4)
V1=7.85−4.947=2.904m3，
p1V1=2.904x106x51=1.48x108kgf・cm (5)
7p2 V2＋p1 V1=11.57 x108 kgf・cm
１）エネルギー貯蔵能の比較；
∴(7p2V2＋p1V1)/p0V0=11.57/5.605=2.06倍 (6)
２）円周方向の応力σ1，σ2の比較；
σ1=r1/t1xp1=50/1.5x51=1,700kgf/cm2<σ0→OK (7)
σ2=r2/t2x(p2−p1)=15/1.5x(204−51)=1,530kgf/cm2<σ0→OK (8)
３）長手方向の端部支持力の比較；
内鋼菅V2は、自己平衡系であるので、その断面積を差し引くことになるので、
P1=0.2904x104x51/1000=148t≒P0/3.78 (9)
（結論）
多重鋼管方式は、同径単一鋼管に較べてエネルギー貯蔵容量を大きく（本例では2.06倍）でき、大容量化が可能な他、外側をPC管にして耐久性を高められる。多重鋼管方式は、同径単一鋼管に較べて端部支持力を小さく（本例では1/3.78）でき、比較的支持力の小さい場所でも設置可能で、設置コストもその分低減する。
【０１１１】
［圧縮空気貯蔵容器の変形例２］
変形例２としての圧縮空気貯蔵容器６は、図２４に示すように、変形例１としての圧縮空気貯蔵容器６と基本的構造を共通にしているが、外側容器１７０内に複数（本実施例では３本）の第１〜第３内側容器２００,２１０,２２０を入れ子式に多重に配設して、外側容器１７０内において第１〜第３内側容器２００,２１０,２２０の内と外にそれぞれ第１〜第４圧縮空気貯蔵空間２３０〜２３３を多重に形成している。
【０１１２】
第１〜第３内側容器２００,２１０,２２０は、内側容器１８０と同様に、円筒状の第１〜第３容器本体２０１,２１１,２２１と、第１〜第３容器本体２０１,２１１,２２１の一側端部を閉塞する第１〜第３一側端壁体２０２,２１２,２２２と、第１〜第３容器本体２０１,２１１,２２１の他側端部を閉塞する第１〜第３他側端壁体２０３,２１３,２２３とからなり、スチール製材等の金属製材によりそれぞれ相似形状に一体成形している。そして、外側容器１７０内に第３内側容器２２０を同心円的に配設し、第３内側容器２２０内に第２内側容器２１０を同心円的に配設し、第２内側容器２１０内に第１内側容器２００を同心円的に配設している。２４０は第１内側容器２００と第２内側容器２１０との間に介設した硬質ゴム製の第１スペーサ体、２４１は第２内側容器２１０と第３内側容器２２０との間に介設した硬質ゴム製の第２スペーサ体、２４２は第３内側容器２２０と外側容器１７０との間に介設した硬質ゴム製の第３スペーサ体、２４３は第３内側容器２２０の第３一側端壁体２２２と外側容器１７０の一側端壁体１７２との間に介設した硬質ゴム製で円板状の第４スペーサ体、２４４は第３内側容器２２０の第３他側端壁体２２３と外側容器１７０の他側端壁体１７３との間に介設した硬質ゴム製で円板状の第５スペーサ体である。
【０１１３】
第１内側容器２００の第１一側端壁体２０２には、外側容器１７０の一側端壁体１７２と第４スペーサ体２４３と第３内側容器２２０と第２内側容器２１０を介して第１注入・放出管２０４を連通連結して、第１注入・放出管２０４を通して第１内側容器２００内の第１圧縮空気貯蔵空間２３０に圧縮空気を注入、ないしは、第１圧縮空気貯蔵空間２３０から圧縮空気を放出することができるようにしている。２０５は第１注入・放出管２０４の先端部に取り付けて圧縮空気の注入・放出を制御する第１開閉弁である。
【０１１４】
第２内側容器２１０の第２一側端壁体２１２には、外側容器１７０の一側端壁体１７２と第４スペーサ体２４３と第３内側容器２２０を介して第２注入・放出管２１４を連通連結して、第２注入・放出管２１４を通して第２内側容器２１０内の第２圧縮空気貯蔵空間２３１に圧縮空気を注入、ないしは、第２圧縮空気貯蔵空間２３１から圧縮空気を放出することができるようにしている。２１５は第２注入・放出管２１４の先端部に取り付けて圧縮空気の注入・放出を制御する第２開閉弁である。
【０１１５】
第３内側容器２２０の第３一側端壁体２２２には、外側容器１７０の一側端壁体１７２と第４スペーサ体２４３を介して第３注入・放出管２２４を連通連結して、第３注入・放出管２２４を通して第３内側容器２２０内の第３圧縮空気貯蔵空間２３２に圧縮空気を注入、ないしは、第３圧縮空気貯蔵空間２３２から圧縮空気を放出することができるようにしている。そして、第３注入・放出管２２４内に第２注入・放出管２１４を挿通して配管し、第２注入・放出管２１４内に第１注入・放出管２０４を挿通して配管している。２２５は第３注入・放出管２２４の先端部に取り付けて圧縮空気の注入・放出を制御する第３開閉弁である。
【０１１６】
中心側の圧縮空気貯蔵空間である第１圧縮空気貯蔵空間２３０には可及的（可能な限り）高圧の圧縮空気を貯蔵し、外側に位置する圧縮空気貯蔵空間である第２〜第４圧縮空気貯蔵空間２３１〜２３３には順次減圧して比較的低圧の圧縮空気を貯蔵している。つまり、第１圧縮空気貯蔵空間２３０内の圧縮空気の圧力Ｐａ（例えば、２０Ｍpa）＞第２圧縮空気貯蔵空間２３１内の圧縮空気の圧力Ｐｂ（例えば、１５Ｍpa）＞第３圧縮空気貯蔵空間２３２内の圧縮空気の圧力Ｐｃ（例えば、１０Ｍpa）＞第４圧縮空気貯蔵空間２３３内の圧縮空気の圧力Ｐｄ（例えば、３〜５Ｍpa）に設定している。したがって、第１内側容器２００の耐圧は圧力（Ｐａ−Ｐｂ）に軽減され、第２内側容器２１０の耐圧は圧力（Ｐｂ−Ｐｃ）に軽減され、第３内側容器２２０の耐圧は圧力（Ｐｃ−Ｐｄ）に軽減され、外側容器１７０の耐圧は圧力Ｐｄに維持される。
【０１１７】
そして、圧縮空気を再発電装置（例えば、タービン発電機）５に放出して使用する際には、第１〜第３開閉弁２０５,２１５,２２５の開閉動作をシーケンス制御することで、圧縮空気の圧力の高い順、すなわち、第１圧縮空気貯蔵空間２３０に貯蔵された圧縮空気→第２圧縮空気貯蔵空間２３１に貯蔵された圧縮空気→第３圧縮空気貯蔵空間２３２に貯蔵された圧縮空気を順次放出させて使用することができる。特に、電力の日間ピークトップ時には、第１圧縮空気貯蔵空間２３０に貯蔵された高圧の圧縮空気を優先的に使用することで、タービン発電力を向上させることができる。また、第３圧縮空気貯蔵空間２３２には比較的低圧の圧縮空気を貯蔵して、外側容器１７０に作用するフープストレスを低減させることができて、耐強度を低減、つまり、外側容器１７０の肉厚を減少させることができる。また、第３圧縮空気貯蔵空間２３２内の圧力を低減させることができるので、外側容器１７０として耐久性のあるＰＣ管（プレキャスト管）を採用することもできる。その結果、圧縮空気貯蔵容器６を腐食環境の劣る地域に適用可能となる。
【０１１８】
［第２実施例の変形例］
第２実施例の変形例としての圧縮空気貯蔵部４は、図２５に示すように、透過型（スリット型）の堤防Ｔに設けている。すなわち、堤防Ｔは、鉄筋コンクリート製のブロック体１３５と、圧縮空気貯蔵容器６としての鋼管を多数配置して（鋼管杭群となして）形成している。このように構成することで、鋼管により堤防Ｔの強度（転倒モーメントの引張応力）を確保するとともに、圧縮空気貯蔵部４における圧縮空気貯蔵空間を確保している。
【０１１９】
具体的には、堤防Ｔは、複数（本実施形態では４個）のブロック体１３５を所定の方向に一定間隔を開けて配置し、隣接するブロック体１３５,１３５間に多数の圧縮空気貯蔵容器６としての鋼管（規格SKKの材料）を相互に間隔を開けて起立状に（上下方向に軸線を向けて）配置して（鋼管杭群となして）いる。ブロック体１３５と圧縮空気貯蔵容器６は、それぞれ下端部を海底Ｓｇに埋設させて固定する一方、上端部を海面Ｓｓよりも上方に突出させている。そして、ブロック体１３５と圧縮空気貯蔵容器６の上端部間には天端床部３６を架設状に設けている
このように構成することで、堤防Ｔを安価に築造することができる。つまり、間隔を開けて多数配置した圧縮空気貯蔵容器６間に波を透過させてそのエネルギーを大きく減衰させるという堤防としての機能を確保するとともに、各圧縮空気貯蔵容器６に圧縮空気を貯蔵しておくことで、圧縮空気貯蔵部４としての貯蔵空間を確保することができる。
【０１２０】
［第３実施例の変形例１］
第３実施例の変形例１としての圧縮空気貯蔵部４は、図２６〜図２８に示すように、軟弱地盤Ｇの表層部に埋設状に形成している。
【０１２１】
すなわち、砂質土では軟弱地盤と判断できるＮ値が５以下の地盤Ｇ１において、その表層部に一方向に長尺（例えば、２００〜１０００ｍ）で深さが浅い（例えば、２ｍ）凹部空間１４０を形成し、この凹部空間１４０の内面にコンクリートを打設して、扁平四角形の貯蔵室１４１を形成している。貯蔵室１４１の両端面部１４２,１４３は底部１４４や両側部１４５,１４６に比して肉厚に形成している。１４７は開閉蓋体である。そして、貯蔵室１４１の両端面部１４２,１４３間にはＰＣ（プレストレス）用ピアノ線１４８を介設して、両端面部１４２,１４３が対向する方向にプレストレスを導入している。さらには、貯蔵室１４１の両端面部１４２,１４３の外面と岩盤Ｇ４との間に杭１４９,１４９を介設して、両端面部１４２,１４３を外方から支持している。１５３は貯蔵室１４１内における圧縮空気貯蔵容器６間の間隙に充填した気泡コンクリートであり、気泡コンクリート１５３により圧縮空気貯蔵容器６を保護している。Ｇ２はＮ値が５〜１０の地盤、Ｇ３はＮ値が１０以上の地盤である。
【０１２２】
貯蔵室１４１内には、圧縮空気貯蔵容器６を多数本（本実施例では上下２段に１０本）配置している。そして、圧縮空気貯蔵容器６は、一定長さの鋼管（例えば、規格SKKの材料で、内径が１ｍ、長さが１２ｍ）を相互に連結バンド１５０を介して直列状に接続して形成している。長尺の各圧縮空気貯蔵容器６の両端開口部は端壁片１５１,１５２より閉塞しており、各端壁片１５１,１５２はそれぞれ対面する両端面部１４２,１４３に面接触させている。そして、各圧縮空気貯蔵容器６内には圧縮空気を注入・放出自在に注入して貯蔵している。
【０１２３】
図２８は貯蔵室１４１における力のつり合いを示す説明図であり、各圧縮空気貯蔵容器６内に充填された圧縮空気が両端面部１４２,１４３に及ぼす圧力Ｐ１,Ｐ１と、貯蔵室１４１の底部１４４外面に生起される摩擦抵抗力Ｆ１,Ｆ１との合力に対して、プレストレスＰ２,Ｐ２と杭反力Ｆ２,Ｆ２との合力がつり合うようにしている。
【０１２４】
［第３実施例の変形例２］
第３実施例の変形例２としての圧縮空気貯蔵部４は、図２９に示すように、軟弱地盤Ｇに鋼管杭工法（打撃ないしは振動工法）により圧縮空気貯蔵容器６としての鋼管を多数本施工して形成している。
【０１２５】
すなわち、圧縮空気貯蔵部４となす軟弱地盤Ｇの平面視で四角形領域１６０の四隅と長手辺の中央部に、それぞれ鋼管杭１６１（規格SKKの材料）を施工している。そして、鋼管杭１６１の間に多数の鋼管である圧縮空気貯蔵容器６を施工して配置している。ここで、圧縮空気貯蔵容器６は、上下方向に伸延する鋼管（例えば、規格SKKの材料で、内径が１ｍ、長さが１２ｍ）を１本ないしは長手方向に２本接続して形成している。
【０１２６】
このように構成することで、圧縮空気貯蔵容器６としての鋼管を鋼管杭群（耐震基礎工）としても機能させることができて、軟弱地盤Ｇに形成した圧縮空気貯蔵部４における支持力を高める（強化する）ことができる。さらに、圧縮空気貯蔵容器６の容器鋼管杭群を露出させて、地表より高い人工地盤（図止せず）の耐震基礎工とすれば、津波が鋼管の間を通過し、その力を弱めるほか、洪水の冠水対策にもなる。
【０１２７】
［第３実施例の変形例３］
第３実施例の変形例３としての圧縮空気貯蔵部４は、図３０に示すように、人工地盤Ｇｊに多数の圧縮空気貯蔵容器６を建て込んで、多数の圧縮空気貯蔵容器６を耐震杭と兼用させることで杭基礎として構成している。Ｋは河川、Ｔｋは河岸堤防である。圧縮空気貯蔵容器６としては前記した実施例（変形例も含む）を適宜採用することができる。
【０１２８】
杭基礎を構成する群としての圧縮空気貯蔵容器６は、その上端部を河岸堤防Ｔｋの天端面（堤防道路）と略同一の地上高に配置して、人工地盤Ｇｊの地表よりも高く配置した露出上端部６ｃとなしている。そして、圧縮空気貯蔵容器６の上端に各種工場Ｆａ,Ｆｂ,Ｆｃや機能庫Ｋｉや住宅Ｈや道路Ｒを構築して生活・社会活動空間Ｓを形成している。各種工場Ｆａ,Ｆｂ,Ｆｃの中には避難所を設けている。機能庫Ｋｉには圧縮機等の空気圧縮装置３やマイクロタービン等の再発電装置５（図１参照）を配設している。生活・社会活動空間Ｓの上方には吊橋式メガソーラー発電装置（図３の可動式メガソーラー空中発電装置３３を参照）を配設している。可動式メガソーラー空中発電装置３３に設けたソーラーパネル部４３は、折り畳みアクチュエータ４８,４８（図１０及び図１１参照）を圧縮空気貯蔵容器６に貯蔵した圧縮空気の圧力により作動させることで折り畳み収納可能としている。Ｈｉは避難所である。
【０１２９】
このように、可動式メガソーラー空中発電装置３３は、ソーラーパネル部４３において風や雪の力を逃すことができるため、台風や大雪対策として好適なものである。生活・社会活動空間Ｓは人工地盤Ｇｊの地表よりも高く配置しているため、津波や地震や緊急避難対策として好適なものである。圧縮空気貯蔵部４は、それを構成する圧縮空気貯蔵容器６に耐震杭を兼用させているため、津波や地震や蓄電対策として好適なものである。この際、圧縮空気貯蔵容器６群の露出上端部６ｃは河岸堤防Ｔｋを越えて浸水してきた津波を通過させて津波の力を逃がすため、津波対策に有効に機能する。したがって、かかる圧縮空気貯蔵部４を備えたＣＡＥＳ１は、防災とグリーン電力の安定供給に優れたものである。
【０１３０】
［発電装置２の他実施例］
発電装置２の他実施例としてのメガソーラー空中発電装置２７０は、図３１に示すように、網目状の柔構造システムを用いた湖上メガソーラー発電システムである。
【０１３１】
ところで、太陽光発電は、屋根設置型と地上設置型に大別されるが、前者は住宅の新築時期に左右され、後者は厖大の土地を要するなどの理由で、我国の原発代替エネルギーになり得ないとする識者は少なくない。
【０１３２】
その論点（障壁）を整理すると（エネルギー政策を除く）、次の通りである。
（１）電力供給の不安定→百万kＷ（原発相当分）では、電力安定化には約2倍の余剰電力（約２百万kＷ）が蓄電に必要。
（２）敷地不足→厖大な土地、つまり、約2,000ha（原発相当分は約3百万kＷ）もの敷地が必要で、狭隘な我国では用地確保が困難。
（３）防災・環境問題→大規模地上太陽光発電は森林伐採するため土砂災害・冠水に脆弱で環境破壊を起す。
（４）送電ロス→大規模地上太陽光発電の立地は電力消費都市から遠い場合が多く、送電ロスが大きい。
（５）２次蓄電池の劣化→劣化で換算寿命が短く（5年＝公証10年の半分）、社会インフラ条件を満しえない。
（６）高ランニングコスト→自然エネルギーで最も発電のランニングコスト(40円/kWh程度)が高い。
（７）普及速度→屋根太陽光発電は個別の設計やパワーコンディショナーが必要で非効率。大規模地上太陽光発電は用地取得が困難。このため、普及速度が遅い。
【０１３３】
これらの障壁を解消する新技術が、本実施例にかかるメガソーラー空中発電装置２７０である。すなわち、制約の多い地上や屋根に代えて広い空中を利用するもので、防災対策に優れた吊り構造を用いた出口の早いシステム(=普及速度が速い)である。地上型に較べて吊り構造の分、コスト高になる反面、広大な敷地確保と伐採費・整地費が不要で、メンテナンス費が少なくて済む外、伐採・整地しないので環境保全に優れる。最大の特色は地上型では敷地が他に利用出来ないデッドベースになるのに対して、空中太陽光発電では直下の空間用地や周辺敷地を活かすことによって、建設投資の費用対効果を高める点である。
換言すれば、付加価値ある事業化によって太陽光発電の欠点であった高いランニングコストを補えるメリットが大きい。
【０１３４】
以下に、メガソーラー空中発電装置２７０の構造を具体的に説明する。すなわち、発電装置であるメガソーラー空中発電装置２７０は、図３１〜図３３に示すように、ダム湖２７１等の対向する湖岸２７２,２７３間に、横長四角形枠状の枠体２７４を巻取・巻戻綱体２７５,２７５を介して横架し、枠体２７４に多数の多数の太陽光発電用の太陽光パネル２７６を架設している。枠体２７４は左右方向に伸延する綱体としての一対の主綱体２７７,２７７を前後方向に一定の間隔（例えば、３０ｍ）をあけて平行に配置し、主綱体２７７,２７７の端部間に前後方向に伸延する副綱体２７８,２７８を連結して枠体２７４を形成している。副綱体２７８,２７８は、適宜主綱体２７７,２７７の中途部間にも適宜追加して連結して、枠体２７４を補強することもできる。主・副綱体２７７,２７８としては、引張強度・耐衝撃性・耐紫外線・耐水性に優れ、水に浮遊する比重１以下の素材、例えば、ダイニーマロープを使用することができる。２６８はダムである。
【０１３５】
副綱体２７８,２７８には左右方向に伸延する複数（本実施形態では２本ずつ合計８本）の巻取・巻戻綱体２７５,２７５の一端部（先端部）を連結し、湖岸２７２,２７３にそれぞれ複数台（本実施形態では４台）配設した巻取・巻戻機２８０,２８１に複数（本実施形態では２本づつ合計８本）の巻取・巻戻綱体２７５,２７５の他端部（基端部）を連結している。巻取・巻戻機２８０,２８１により巻取・巻戻綱体２７５,２７５を適宜巻き取ることも、また、巻き戻す（繰り出す）ことも可能として、枠体２７４及びその枠体２７４に取り付けた太陽光パネル２７６と湛水湖面２６９との上下方向の間隔を調整可能としている。
【０１３６】
太陽光パネル２７６は、図３４に示すように、太陽光発電が可能なソーラーフィルム（フィルム式太陽電池）等をプラスチックボードに貼設して、薄肉四角形板状で軽量に形成しており、本実施形態では前後方向に縦長の長方形板状に形成している。２８２は太陽光パネル２７６の周縁部に配設した枠状周縁部である。
【０１３７】
そして、太陽光パネル２７６は、枠体２７４内に一定の周縁部間隔Ｗ１（例えば、３０ｃｍ〜４０ｃｍ）をあけて多数の太陽光パネル２７６を縦横に整然と配置するとともに、相互に太陽光パネル２７６の前後左右方向に一定の前後間隔Ｗ２及び左右間隔Ｗ３（例えば、３０ｃｍ〜４０ｃｍ）をあけて網目状に配置している。枠体２７４の主・副綱体２７７,２７８には第１連結体２８３を介して太陽光パネル２７６の角部に設けた連結ブラケット２８４を着脱自在に連結し、隣接する４枚の太陽光パネル２７６の角部が対向する中心部には第２連結体２８５を配設して、第２連結体２８５に太陽光パネル２７６の角部に設けた連結ブラケット２８４を着脱自在に連結している。なお、前後間隔Ｗ２ないしは左右間隔Ｗ３をあけて相互に隣接する太陽光パネル２７６,２７６の間には、帯状の網体を介設して、網体をキャットウォークとして使用することができる。
【０１３８】
第１連結体２８３は、電気ケーブルの中継機能を有する板状の連結本体２８６に、主綱体２７７及び／又は副綱体２７８に連結する綱体連結片２８７と、１個ないしは２個の連結ブラケット２８４に連結するブラケット連結部２８８と、後述する浮体２９２を着脱自在に連結する磁石体２８９とを設けている。第２連結体２８５は、電気ケーブルの中継機能を有する板状の連結本体２９０に、４個の連結ブラケット２８４に連結するブラケット連結部２９１と、後述する浮体２９２を着脱自在に連結する磁石体２８９とを設けている。
【０１３９】
２９３は枠体２７４から巻取・巻戻綱体２７５に沿わせて湖岸２７２,２７３まで配線した第１電気ケーブル、２９４は主・副綱体２７７,２７８に沿わせて配線した第２電気ケーブル、２９５は第１連結体２８３ないしは第２連結体２８５と太陽光パネル２７６とを接続した第３電気ケーブルである。これらの第１・第２・第３電気ケーブル２９３,２９４,２９５には太陽光パネル２７６からの集電用電線と磁石体２８９への送電用電線を配線して、これらの第１・第２・第３電気ケーブル２９３,２９４,２９５を通して太陽光パネル２７６から集電することも、また、磁石体２８９へ送電することも可能となしている。ここで、磁石体２８９は、送電しない場合（通電を遮断している場合）には浮体２９２に設けた磁石２９６に吸着（ＯＮ）して連結状態が保持される一方、送電された場合（通電された場合）には浮体２９２に設けた磁石２９６に反発（ＯＦＦ）して連結解除状態となるように構成している。そして、かかる磁石体２８９の連結・解除操作は第１・第２・第３電気ケーブル２９３,２９４,２９５を介して遠隔操作可能としている。
【０１４０】
枠体２７４の主・副綱体２７７,２７８には第１・第２連結体２８３,２８５に設けた磁石体２８９を介して浮体２９２を連結している。すなわち、図３５に示すように、枠体２７４の主・副綱体２７７,２７８に、それぞれ長手方向（伸延方向）に間隔（例えば、１０ｍ〜３０ｍ）をあけて磁石体２８９を配設する一方、浮体２９２の上端部に磁石２９６を設けている。そして、湛水湖面２６９に浮遊する複数の浮体２９２の各磁石２９６をいずれかの磁石体２８９に磁性で吸着させて、磁石体２８９に磁石２９６を介して浮体２９２を連結し、浮体２９２により枠体２７４と太陽光パネル２７６を湛水湖面２６９の上方に一定の間隔Ｈａ（例えば、０.５ｍ）を保持して弾性的に支持する柔構造となしている。
【０１４１】
かかる柔構造では、風圧が格段に小さく（例えば空中10mの風圧poに対して、空中1.0mの風圧p1はp1 = po /400と各段に小さくなり（動的不安定現象も無視できる（∵風による上下振動の抑え＝2方向に20〜30ｍ程度の間隔で浮体２９２群が枠体２７４と太陽光パネル２７６を弾性支持している(必要に応じて、それらの中間に設置されたより小型で軽量の浮体（ブイ）群（上からの風圧を分散支持）も付加する)。
【０１４２】
そして、太陽光パネル２７６と湛水湖面２６９との間には一定の間隔Ｈａを保持しているため、太陽光パネル２７６の下方に間隔Ｈａの風路Ｗａを形成することができる。かかる風路Ｗａは太陽光パネル２７６の発熱を冷却する冷却機能を有する。太陽光パネル２７６の周囲には周縁部間隔Ｗ１、前後間隔Ｗ２及び左右間隔Ｗ３をあけているため、太陽光パネル２７６の上方と風路Ｗａとが上下方向に連通して、風が上下方向にも流動させることができる。そのため、太陽光パネル２７６の冷却効果が増大する。また、太陽光パネル２７６のメンテナンス等を行う際には、作業者は小舟を利用して太陽光パネル２７６の下方に形成された風路Ｗａ中に乗り入れて、所望の太陽光パネル２７６に近接する周縁部間隔Ｗ１、前後間隔Ｗ２ないしは左右間隔Ｗ３を通して上半身を太陽光パネル２７６の上方へ出すように小舟上に起立することで、所望の太陽光パネル２７６のメンテナンス等を楽に行うことができる。なお、枠体２７４と太陽光パネル２７６は、浮体２９２群を切り離して湛水湖面２６９に直接浮かべることもできる。この場合、太陽光パネル２７６の発熱を湖水で冷却することができる。
【０１４３】
浮体２９２は上下方向に伸延する円柱状に形成した発泡スチロールを耐紫外線・耐水性に優れたカバー体により被覆して形成している。浮体２９２の上端部には上方へ突出する磁石支持凸部２９７の上端に磁石２９６を配設している。浮体２９２の下端部にはワイヤ連結片２９８を下方へ突設し、ワイヤ連結片２９８を介して隣接する浮体２９２を相互に連結ワイヤ２９９により連結している。このように、複数の浮体２９２を相互に連結ワイヤ２９９により連結することで、磁石体２８９から離脱させた浮体２９２を連結ワイヤ２９９を介して楽に回収することができるようにしている。
【０１４４】
湛水湖面２６９の水位の変動には、両側の巻取・巻戻機２８０,２８１で巻取・巻戻綱体２７５,２７５を巻き取り・巻き戻し作動させることで適応できる。ここで、巻取・巻戻機２８０,２８１は、湛水湖面２６９の水位を検出する水位センサ（図示せず）の水位検出結果に基づいてコンピュータ等の制御手段により巻き取り・巻き戻し作動を自動制御して、枠体２７４と太陽光パネル２７６の配設位置を湛水湖面２６９の水位の変動に適応させるようにしている。また、遮光効果（80%の遮光率）によって有害なアオコの発生を抑制できる。集中豪雨による異常な洪水（流木を伴う）が発生した場合には、流木防止フェンス（アバター）を、太陽光パネル２７６を架設した枠体２７４の上流前面と両側面に(門型形状)配置して、流木による衝撃力を全体のフレキシブルな構造システムで吸収する。ただし、門型形状アバターは端部や隅各点に位置確保用の浮体２９２で連結されている。仮に損傷した浮体２９２があれば、洪水後に取り替える。すなわち、修復が容易なので、多少の周辺部損傷を許容する、いわゆる減災思想の設計法を採用している。
【０１４５】
なお、太陽光パネル２７６が軽量な太陽光フィルムを貼ったプラスチックボードの場合、枠体２７４の前後幅を、例えば、30m程度とすれば、両湖岸２７２,２７３の上に簡易コンクリートタワーを設置し、斜め上から全体を斜張橋方式のように吊り上げて（集中豪雨による大災害時が予測される時には湖面から１ｍ程度）、大量の流木流入状況から枠体２７４と太陽光パネル２７６群を安全に湛水湖面２６９から退避させることが可能である。この際、浮体２９２群は枠体２７４と太陽光パネル２７６群から遠隔操作で切り離す。
【０１４６】
また、対向する主綱体２７７間に副綱体２７８を縦横に架設して網目状（格子状）の枠体２７４を形成し、各網の目空間内に太陽光パネル２７６を架設することもできる。主綱体２７７と副綱体２７８とで形成される網の目空間は太陽光パネル２７６の大きさに応じて適宜設定することができる。
【０１４７】
上記のように構成したメガソーラー空中発電装置２７０は、太陽光フィルム（0.5 MW/ha程度）や太陽光パネル（１MW/ha程度）を適用することで、概ね、（１）用地費・整地費が不要、（２）周辺部には揚水ポンプや送電施設等が備わっている、（３）安全管理が容易という利点がある。このため、比較的低いコスト（従来式の1/2程度）で建設でき、その分、少ない投資の発電事業が可能になる。
【０１４８】
ちなみに全国のダム湖32万haに適用し、太陽光フィルム0.5MW/ha、年間稼動時間1,051h、遮光率80%を採用すれば、100万ｋＷ原発25基相当分の電力が生み出され、夏場の電力不足(ピークカット16%)をこれだけで解消できるなど社会的メリットは大きい。
【０１４９】
すなわち、総湛水面積32万ha の総発電量＝1,346億kWh (≒80%x0.5MW/haｘ32万haｘ 1,051h)。したがって、我国の総消費電力8,580億kWhに対して 16%（≒1,346/8,580ｘ100 ）。
【０１５０】
次に、電力供給の安定化の技術について簡単に説明する。前記したように鋼管(多重)柱等に両機能を持たせる分散型のCAES１は、耐震基礎技術（空気力電池）と既存の圧縮機・多段式マイクロタービン技術を組み合わせたもので、２次電池の課題である社会インフラ条件（長寿命でライフサイクルコストが安い）を満足する。
【０１５１】
すなわち、空気力電池は多柱基礎（多重鋼管杭等）に圧縮空気を貯蔵し、必要時に空気力で多段式タービンを回して発電する(欧米の集中型と異なる防災構造機能を兼備した分散型のCAES１)。
【０１５２】
コスト比較＝1/50(3万円x5年/15万円/50年)←固定型蓄電池(劣化による寿命5年)、15万円/kWh；杭（寿命50年）、3万円/kWh(杭施工費は耐震対策費等で別負担とする)。
【０１５３】
水力発電等のダム湖の場合、発電施設が完備しているので、余力がある場合、そのまま利用できる。送電施設が限界にある場合、電力貯蔵として分散型のCAES１が利用できる。一般に、ダム周辺部は良好な岩盤支持が多いため、長尺鋼管群をコンクリートボックスに水平設置する（収納装置・検査路、主に両端部のみで圧縮支持）が合理的である。
【０１５４】
大規模ダム湖上太陽光発電の場合、余剰電気で超軽量高圧CFRP圧縮空気貯蔵容器（例えば、内圧：70Mpa、直径：40cm、長さ：12m、容積：1500 little）に圧縮空気を貯蔵し、トラックで消費地にあるマイクロ・タービンやガスタービン発電所に陸送することもできる。
【０１５５】
［ダム湖上のメガソーラー空中発電装置２７０の試算例］
ダム湖２７１の両湖岸の距離500mに幅100ｍ（33.3ｍユニット幅の3列）のダイニーマ製綱方式のメガソーラー発電5MWを行う。
（１）枠体材料はダイニーマ；820万円/ton、比重0.97
1)主綱体Φ30mm ；断面積＝π0.032/4=7.07x10-4、500mx2、
重量＝0.97ｘ7.07x10-4ｘ103＝0.686t ∴C1=0.686t x 820万円/ton＝562万円 ・・・(1)
2)副綱体Φ20mm；断面積＝π0.022/4=3.14x10-4、100mx26+500mx4=4,600m、
重量＝0.97ｘ3.14x10-4ｘ4.6x103＝1.4t ∴ C1=1.4t x 820万円/ton＝1,148万円 ・・・（2）
3)ネットΦ2mm；断面積＝π0.0022/4=0.31x10-5、20mx800x125=2x106m、
キャットウォーク有効面積20%（パネル周辺部、ネットユニット幅30mの両側も除く）
重量＝0.2x0.97ｘ0.31x10-5ｘ2x106＝1.2t ∴C1=1.2t x 820万円/ton＝1,070万円 ・・（3）
全体で、ネット制作費割り増し係数1.1として
Cn=1.1x(562+1,148+1,072)=3.060万円・・・・・・・・・(4)
（２）流木防護材フェンス・アバター支持用と枠体支持用の浮体は地元間伐材を利用。
【０１５６】
浮体（中に発砲スチロール）40基； 1,080万円
流木防護フェンス； 3,500万円
Cw=1,080+3,500=4,580万円・・・・・・・・・(5)
（３）巻き取り機 (浮力でキャンセルするので小型で済む。取り付け工事含む)
Cｒ=800万円 ・・・・・・・・・(6)
（４）太陽光パネル(パワーコン含む)；25万円/kW、 125W/m2(≒発電効率17%)
面積100m x 500m x80%=40,000 m2 (=4ha)
発電能；40,000 m2 x 125W/m2 =5,000kW
Cp=25万円/kWｘ5,000kW =12.5億円・・・・・・・・・(7)
（５）総建設費
CT=3.060＋4,580＋800+125,000=13.344億円・・・・・・・・・(8)
CT/5,000kW =26.67万円/kW ・・・・・・・・・(9)
柔綱構造費用C0(=8,440万円)や太陽光パネル費Cp（125,000万円）の割合は、
C0/CTx100=6.3% ,Cp/CTx100= 93.7%・・・・・・・・・(10)
以上に試算から、ダム湖上ネット方式のメガソーラー発電の建設費は、太陽光パネルのコストが支配的であり、高価な超高強度新素材のダイニーマ (カーボン、アラミド繊維以上の強度)を使っても、綱支持システムは6.3%と格段に安いことが分かる。しかるに、問題の太陽光パネルのコストは年々10% 低下する方向にあるので、普及が促進した暁には、ダム湖上ネット方式の太陽光発電は出口の早い、経済性の優れた発電システムになると予測される（地上設置型に較べて、湖水の免震機能で地震力を無視でき、設置レベルが水面約0.5mなので風力も小さい柔支持構造となる）。加えて、用地費が不要、送電などの電力施設に接続が容易であること、安全性（減災思想）が十分でダム水質の維持管理費が少なくなること、など通常の地上設置型メガソーラーに比べて経済的な比較優位性がある。
【０１５７】
［結論］
ダム湖上太陽光発電システムのメリット
１）昼間の湖上太陽光発電の電力を用いて
ａ）ダムの貯水量が十分な場合
昼間に主に湖上太陽光発電を行い、一方の水力発電を補助的に行う。夜間に水力発電のみを行う。この場合、既存の揚水発電電力施設をそのまま活用でき、送電・変電等の新規建設費用投資は不要になり、経済的。原発発電量に限界が来ても柔軟に対応可能である。
【０１５８】
ｂ）ダムの貯水量に限界がある場合
昼間に水力発電と湖上太陽光発電を行う節水型にする。湖上太陽光発電の余剰電気は圧縮空気貯蔵する。夜間に水力発電に使用する。
【０１５９】
２）水道用水・農業用水の調整ダム等では、ポンプ施設が備わっているので、そのまま合理的な水量の調整が可能になる。
【０１６０】
３）既設の限界送電量を超える場合の電力・貯蔵・送電調整システムとしては、
ａ）超過電力で圧縮空気貯蔵する。ただし運搬に適した軽量なCFRP製圧縮空気貯蔵容器を湖上屋周辺に設置し、コンプレッサで圧縮する。圧縮時の発熱は湖水で容易に冷却出来て効率的に貯蔵できる。
【０１６１】
ｂ）ダム湖には道路が接続しているので、軽量なCFRP製圧縮空気貯蔵容器(直径30〜45cm,長さ１２ｍ)トラックで（取り付け道路は備わっている）適宜、都市や工業団地に近いガスタービン発電所（天然ガスを約2/3節約できる）やゴミ発電所（余熱を利用した蒸気発電）等のマイクロタービン発電施設に陸送し、圧縮空気力で再発電し、都市や工業団地に 電力供給できる(所謂、送電のバイパスシステムとなる)。
【０１６２】
４）その他の特長
・淡水湖で塩害が無く、アオコの発生が抑えられる。
・湖水が免震機能で、地震力が抑えられる。
・湖面上０.５ｍ〜１.０ｍ近傍にダイニーマ(比重０．９７)などの軽量枠体構造で設置するので、風力の影響が小さいく、ソーラーパネル（フィルム）群と枠体全体の風による動的不安定現象は中間の浮体群(２ｘ２ｘ１ｍ：間伐材を利用し、内側に発砲スチロールを入れる)で抑えられている。
【０１６３】
洪水による流木は、既存の流木防止フェンス（アバター＝プラスチック製のブイを浮力として間隔を空けて数珠状につなぎ、その水面下に帯状の網を水没させたもの）もしくはそれに準じたもの(浮体の表面に古タイヤを備えたもの)を、枠体周辺に設置。
【０１６４】
場合によっては、周辺部に流木衝撃力による局部的損傷が発生する。枠体周辺部は点検用のキャットウォークになるなど、小船の利用できるので周辺部の損傷したパネルの取替えは容易である。
・大洪水時の安全性を完全に確保するには、軽量なソーラーフイルム(プラスチック枠補強)を採用する。先ず浮体群から枠体を切り離し（磁石体を遠隔操作）、次いでソーラーフイルム群と枠体を、両湖岸に設置した簡易コンクリートタワーを介して、複数ケーブルで斜め方向に吊り上げる（綱体の最低面は湖面から1ｍ前後にする）。
・ダム湖には発電・送電施設やポンプ施設が備わっている。したがって、建設コストがその分廉価である。
【０１６５】
［発電装置２のもう一つの他実施例］
発電装置２のもう一つの他実施例としてのメガソーラー空中発電装置３００は、図３６及び図３７に示すように、網目状の柔構造システムを用いた中山間地域（南側斜面ないしは南東側斜面）用メガソーラー発電システムである。図３６はゴルフ場等の斜面適用例であり、図３７は耕作放棄地等の段々畑適用例である。
【０１６６】
メガソーラー空中発電装置３００は、前記したメガソーラー空中発電装置２７０と同様に、枠体２７４に太陽光パネル２７６の四つの角部を、ブラケット等を介して着脱自在に取り付けて柔支持構造体３１０を構成し、支持基礎体３２０を介して柔支持構造体３１０を斜面地Ｇ５ないしは段々畑地Ｇ６に沿わせて配設している。柔支持構造体３１０は、枠体２７４を、例えば、ダイニーマ製の主綱体２７７と副綱体２７８とで網目状に形成して、網目部分に太陽光パネル２７６の四つの角部を、ブラケット等を介して着脱自在に取り付けて構成することもできる。支持基礎体３２０は、図３８に示すように、側面視逆Ｔ字状で斜面地Ｇ５ないしは段々畑地Ｇ６の斜面を横断する方向（本実施形態では前後方向）に伸延させて形成したコンクリート製の基礎本体３２１と、基礎本体３２１の上端部にその伸延方向に沿わせて配設した木製の横梁体３２２とから構成している。横梁体３２２は間伐材により形成することができる。支持基礎体３２０は、斜面地Ｇ５ないしは段々畑地Ｇ６の斜面に沿わせて一定間隔毎に配設して、支持基礎体３２０により柔支持構造体３１０を地面から一定高さ（例えば、３０ｃｍ〜１.７ｍ）の比較的低空間レベルで支持するようにしている。その際、支持基礎体３２０の高さや大きさは配設場所に応じて個々に設定する。横梁体３２２に柔支持構造体３１０の枠体２７４を連結・固定している。
【０１６７】
このように構成したメガソーラー空中発電装置３００は、起伏地や段々畑などでも、地形を整地する度合いが少なく、従来方式に較べて用地利用率が高い。多数の支持基礎体３２０の自重と摩擦力と簡易杭抵抗力とが枠体２７４の張力で分散支持されて、高次不制静定構造になっているため、全体が倒壊される恐れや、揚力で吹き飛ばされる恐れがない。（一部のパネルや電線結合部等が故障することはあっても、修復・パネルの取替え等のメンテが可能である。独立フレーム構造の従来方式に較べて、強風(台風）に対して、より安全である。）枠体２７４の下面に横梁体３２２（間伐材等）を後付けできる工夫が容易なため、強風による太陽光パネル２７６の動的不安定現象を抑制できる(台風時にはロープ等でアンカー可能）。枠体２７４が高次不制静定ネット構造になっているため、同じ理由で地震に強いとともに、高次不制静定ネット構造になっているため、沈下の恐れがある畑などの軟弱地盤にも適用できる。台風・地震対策に優れ、発電事業の保険を掛ける上で有利。セット・リセットが容易(将来、農地に戻すことも可能）。整地が必要な従来方式より建設コストが安い。メンテが容易。例えば中間部に軽量な脚立(高さ１ｍ程度）を置き、木製の横梁体３２２と脚立を支点として軽量な踏み板を架け、故障パネルの取替えを行うことができる。
【符号の説明】
【０１６８】
１ ＣＡＥＳ
２ 発電装置
３ 空気圧縮装置
４ 圧縮空気貯蔵部
５ 再発電装置
６ 圧縮空気貯蔵容器
７ 電力安定供給管理センター
８ 電力消費地
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電装置により発電された電力の内、送電される電力以外の余剰電力で作動される分散型の空気圧縮装置と、空気圧縮装置により圧縮された空気を分散して貯蔵する圧縮空気貯蔵部と、圧縮空気貯蔵部から放出された圧縮空気により分散して再発電する再発電装置とを備え、
圧縮空気貯蔵部は、円筒形に形成した多数の耐震性の良い圧縮空気貯蔵容器を連通連結して構成し、各圧縮空気貯蔵容器から圧縮空気を選択的に放出可能となしたことを特徴とする分散型圧縮空気貯蔵発電システム。
【請求項２】
水上に浮遊可能な浮体に、前記発電装置と前記空気圧縮装置と前記圧縮空気貯蔵部と前記再発電装置を設けると共に、圧縮空気貯蔵部は浮体内に前記圧縮空気貯蔵容器を充填状態に配設して形成したことを特徴とする請求項１記載の分散型圧縮空気貯蔵発電システム。
【請求項３】
浅水域において、間隔をあけて複数の支柱を立設し、対向する支柱間には支持体を介して上下方向に伸延する多数の圧縮空気貯蔵容器を垂設することで前記圧縮空気貯蔵部を構成したことを特徴とする請求項１記載の分散型圧縮空気貯蔵発電システム。
【請求項４】
地面に船底状の凹条溝を形成し、凹条溝の表面にコンクリートを打設して凹条床部を形成し、凹条床部内に多数の圧縮空気貯蔵容器を横臥状に整列させて配置して圧縮空気貯蔵容器の最下層を形成するとともに、最下層の上にさらに圧縮空気貯蔵容器を載積して地面よりも上方まで積層して膨出層を形成し、圧縮空気貯蔵容器間には間詰め気泡コンクリートを充填して、床部の側縁部間に掛け廻した固定片を介して積層した多数の圧縮空気貯蔵容器を固定することで前記圧縮空気貯蔵部を構成したことを特徴とする請求項１記載の分散型圧縮空気貯蔵発電システム。
【請求項５】
前記圧縮空気貯蔵容器は、円筒状の容器本体と、容器本体の両端開口部を閉蓋する一対の蓋体と、一対の蓋体の周縁部間に容器本体内を通して介設することで容器本体に軸線方向にプレストレスを導入するロッド状の軸線方向補強体と、容器本体の外周面に一定の張力を加えて螺旋状に巻回することで容器本体の円周方向にプレストレスを付与するテープ状の円周方向補強体とを具備することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の分散型圧縮空気貯蔵発電システム。
【請求項６】
前記容器本体は、側縁部の長手方向と端縁部の周方向にそれぞれ段付き嵌合部を有するコンクリート製の一対の円弧状本体形成片同士を、側縁部の段付き嵌合部間に緩衝体を介して接続するとともに、端縁部の段付き嵌合部間に緩衝体を介して軸線方向に複数接続して円筒状に形成したことを特徴とする請求項５記載の分散型圧縮空気貯蔵発電システム。
【請求項７】
前記圧縮空気貯蔵容器は、外側容器内に単数ないしは複数の内側容器を配設して、外側容器内において内側容器の内と外にそれぞれ圧縮空気貯蔵空間を形成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の分散型圧縮空気貯蔵発電システム。
【請求項８】
前記圧縮空気貯蔵容器は、外側容器内に複数の内側容器を多重に配設して、外側容器内において内側容器の内と外にそれぞれ圧縮空気貯蔵空間を多重に形成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の分散型圧縮空気貯蔵発電システム。
【請求項９】
発電装置は、ダム湖等の対向する湖岸間に一対の綱体を横架し、一対の綱体間に多数の太陽光発電用の太陽光パネルを架設したことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の分散型圧縮空気貯蔵発電システム。
【請求項１０】
綱体には、その長手方向に間隔をあけて湛水湖面上に浮遊する複数の浮体を連結して、浮体により綱体を湛水湖面の上方に一定の間隔をあけて弾性的に支持する柔構造となしたことを特徴とする請求項９記載の分散型圧縮空気貯蔵発電システム。
【請求項１１】
綱体は吊り上げ調節自在となして、綱体に浮体を着脱自在に連結するとともに、遠隔操作して綱体から浮体を離脱可能となしたことを特徴とする請求項１０記載の分散型圧縮空気貯蔵発電システム。
【請求項１】
発電装置により発電された電力の内、送電される電力以外の余剰電力で作動される分散型の空気圧縮装置と、空気圧縮装置により圧縮された空気を分散して貯蔵する圧縮空気貯蔵部と、圧縮空気貯蔵部から放出された圧縮空気により分散して再発電する再発電装置とを備え、
圧縮空気貯蔵部は、円筒形に形成した多数の耐震性の良い圧縮空気貯蔵容器を連通連結して構成し、各圧縮空気貯蔵容器から圧縮空気を選択的に放出可能となしたことを特徴とする分散型圧縮空気貯蔵発電システム。
【請求項２】
水上に浮遊可能な浮体に、前記発電装置と前記空気圧縮装置と前記圧縮空気貯蔵部と前記再発電装置を設けると共に、圧縮空気貯蔵部は浮体内に前記圧縮空気貯蔵容器を充填状態に配設して形成したことを特徴とする請求項１記載の分散型圧縮空気貯蔵発電システム。
【請求項３】
浅水域において、間隔をあけて複数の支柱を立設し、対向する支柱間には支持体を介して上下方向に伸延する多数の圧縮空気貯蔵容器を垂設することで前記圧縮空気貯蔵部を構成したことを特徴とする請求項１記載の分散型圧縮空気貯蔵発電システム。
【請求項４】
地面に船底状の凹条溝を形成し、凹条溝の表面にコンクリートを打設して凹条床部を形成し、凹条床部内に多数の圧縮空気貯蔵容器を横臥状に整列させて配置して圧縮空気貯蔵容器の最下層を形成するとともに、最下層の上にさらに圧縮空気貯蔵容器を載積して地面よりも上方まで積層して膨出層を形成し、圧縮空気貯蔵容器間には間詰め気泡コンクリートを充填して、床部の側縁部間に掛け廻した固定片を介して積層した多数の圧縮空気貯蔵容器を固定することで前記圧縮空気貯蔵部を構成したことを特徴とする請求項１記載の分散型圧縮空気貯蔵発電システム。
【請求項５】
前記圧縮空気貯蔵容器は、円筒状の容器本体と、容器本体の両端開口部を閉蓋する一対の蓋体と、一対の蓋体の周縁部間に容器本体内を通して介設することで容器本体に軸線方向にプレストレスを導入するロッド状の軸線方向補強体と、容器本体の外周面に一定の張力を加えて螺旋状に巻回することで容器本体の円周方向にプレストレスを付与するテープ状の円周方向補強体とを具備することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の分散型圧縮空気貯蔵発電システム。
【請求項６】
前記容器本体は、側縁部の長手方向と端縁部の周方向にそれぞれ段付き嵌合部を有するコンクリート製の一対の円弧状本体形成片同士を、側縁部の段付き嵌合部間に緩衝体を介して接続するとともに、端縁部の段付き嵌合部間に緩衝体を介して軸線方向に複数接続して円筒状に形成したことを特徴とする請求項５記載の分散型圧縮空気貯蔵発電システム。
【請求項７】
前記圧縮空気貯蔵容器は、外側容器内に単数ないしは複数の内側容器を配設して、外側容器内において内側容器の内と外にそれぞれ圧縮空気貯蔵空間を形成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の分散型圧縮空気貯蔵発電システム。
【請求項８】
前記圧縮空気貯蔵容器は、外側容器内に複数の内側容器を多重に配設して、外側容器内において内側容器の内と外にそれぞれ圧縮空気貯蔵空間を多重に形成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の分散型圧縮空気貯蔵発電システム。
【請求項９】
発電装置は、ダム湖等の対向する湖岸間に一対の綱体を横架し、一対の綱体間に多数の太陽光発電用の太陽光パネルを架設したことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の分散型圧縮空気貯蔵発電システム。
【請求項１０】
綱体には、その長手方向に間隔をあけて湛水湖面上に浮遊する複数の浮体を連結して、浮体により綱体を湛水湖面の上方に一定の間隔をあけて弾性的に支持する柔構造となしたことを特徴とする請求項９記載の分散型圧縮空気貯蔵発電システム。
【請求項１１】
綱体は吊り上げ調節自在となして、綱体に浮体を着脱自在に連結するとともに、遠隔操作して綱体から浮体を離脱可能となしたことを特徴とする請求項１０記載の分散型圧縮空気貯蔵発電システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【公開番号】特開２０１２−２３９３７０（Ｐ２０１２−２３９３７０Ａ）
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６８５０４（Ｐ２０１１−２６８５０４）
【出願日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【出願人】（５９２１０４８７４）
【出願人】（５１１０５５７７３）
【出願人】（５０８３２７９６２）日本コアパートナー株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【出願人】（５９２１０４８７４）
【出願人】（５１１０５５７７３）
【出願人】（５０８３２７９６２）日本コアパートナー株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
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