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驚きの発想!風車の無い風力発電とは?

2021年4月15日 公開

カテゴリー:ニュース

「風力発電」と言った場合、みなさん何を思い浮かべるでしょうか?おそらくほとんどの方が、巨大な風車が回っているのを思い浮かべるのでは無いでしょうか。みなさんが思い浮かべる通り、風力発電は風の力で風車を回し、そのエネルギーでタービンを回して発電をするというものです。温暖化ガスなども発生させないので、いわゆる「再生可能エネルギー」として、将来が期待されている発電方法のひとつです。

しかし実際にはなかなか普及が難しい発電方法でもあります。まず発電には風が必要なのですが、風は24時間365日吹き続けるわけではありません。当然ですが風が起きない時もあります。そうなると一切発電が出来なくなってしまいます。そしてもう一つの問題点が、風力発電の顔とも言うべき巨大な風車です。

まず当然ですが、あの巨大な風車を設置できるだけの広さが無いと、風力発電は設置できません。そして映像などでは静かに回っているように見える風車ですが、当然ですが音が発生いたします。つまり騒音の問題が発生するのです。また巨大な風車に鳥などが激突する事故も多々発生し、メンテナンスなどにかなりの費用がかかってしまいます。つまりあの巨大な風車が風力発電の最大の特徴であり、最大のデメリットにもなりうるということです。

ところが近年になって、風車を使わない風力発電が開発されました。それが「ボルテックス・ブレードレス」です。

AXIS:風車のない風力発電を実現する「ボルテックス・ブレードレス」

10年近い開発期間を経て、今年いよいよテスト運用が開始されるスペイン発の風力発電システム「ボルテックス・ブレードレス」は、その名の通り、低周波騒音の原因ともなるブレード(羽根)を持つ風車ではなく、風を受けた円筒の振動によって発生する「渦励振(うずれいしん)」と呼ばれる現象を利用した、新しい発電システムだ。

EMIRA:常識を疑え! スペイン生まれの羽根のない風力発電機が2020年に販売スタート

従来の風力発電機は、風車が地面に対して垂直に回る水平軸風車と、地面に対して平行で横に回転する垂直軸風車の2種類が存在した。主に商用化されているのは水平軸風車で、飛行機の羽根に似た3枚のプロペラが付いたものが一般的。プロペラを動力に内蔵、タービンを回しエネルギーを生み出す方式で、日本国内でも目にしたことがある人も多いだろう。

一方、Vortex社が開発中の風力発電機Vortex Tacomaは、小型ロケットのような形をした円筒形で、高さは約2.7m。軽さと強度を保つために炭素繊維とガラス強化繊維(FRP)素材を使い、振動する上部と地面に固定される下部に分かれている。商用化される際には、重さ約15kg、発電量100W/hを想定しているという。

筒の中にはコイルと磁石を用いた特許取得済みの発電装置が内蔵されており、上部が左右に振動することでエネルギーを生み出す仕組みだ。

高効率な発電に重要となってくるのが、安定した振動を生み出すための”渦励振(うずれいしん)”という現象だ。

渦励振とは、各物体が持つ固有振動数と、風が円柱などの物質に当たって発生する空気の渦の周波数が一致した場合に、共振を引き起こし振幅が増大する現象。本来は建築物を造る際の厄介者として扱われ、1940年にアメリカのタコマ・ナローズ橋がこの現象により崩壊したことで広く知られるようになった。

羽根のない風力発電機のアイデアは、実は開発者の一人がこの橋の動画を目にしたことがきっかけ。”橋を壊すほどのエネルギーがあるのならば、コントロールして発電につなげられるのではないか”という逆転の発想だった。

この「ボルテックス・ブレードレス」を開発したのは、スペインの企業です。風力を「振動」として捉えることで、発電を可能にしました。記事中にもありますが、1940年にアメリカのタコマ・ナローズ橋が崩壊した映像を見た人が、この「羽根の無い風力発電」のアイデアを思いついたということです。橋の崩壊映像はリンク先にもありますが、もしかしたらすでに見たことがある方もいらっしゃるかもしれません。

形は円筒形、高さが約2.7m、重さが約15kgということなので、従来の風車などよりは遥かに小型になっているので、ちょっとしたスペースなどにも設置できるでしょう。例えばちょっとした空き地や、ビルの屋上などに設置できれば、かなりの可能性が広がるといっていいでしょう。またメンテナンスなども少なく済むので、発電コストの問題も解消されています。

この発電システムがこれから普及していけば、風力発電がより身近になっていくかもしれません。またより小型により効率的に発電ができるシステムも開発されるかもしれません。太陽光発電にしても風力発電にしても、実はまだまだ発展途上の技術だと言えるかもしれません。そしてそうした発展を、常に研究・模索していくことこそが、必要とされているのでしょう。

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