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いったいどんなものなの?気になる「マグナス風力発電」

安全で効率の良い風力発電ができるかもしれないらしい。マグナス風力発電について情報をまとめてみました。

更新日: 2017年03月31日

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monotomoさん

■マグナス風力発電

既存のプロペラ式風力発電機のかたちには100年間大きな変化がない。そんな風力発電にイノベーションを起こそうとしているのが、「垂直軸型マグナス風力発電機」という次世代風力発電を開発する株式会社チャレナジーだ。

チャレナジーは墨田区の町工場との連携を強め、風力発電機の試作開発を行っていく。2015年夏に沖縄で台風発電の実験を行い、その後には大型の資金調達を見据えているという。

■マグナス風車のしくみ

円柱または球が回転しながら、粘性を有する流体中を一定速度で移動または一様流中に置かれた場合、円柱または球表面に接する流体が粘性によって回転運動に引きずられ、回転速度及び粘性に相応する循環が周りに発生し、移動方向または一様流に対して垂直の力が発生する。

マグナス効果とは、球や円柱が回転しながら、正面から風を受けると、そこに揚力が発生することです。

風の方向と回転の方向が同じ部分では風速が速くなり(気圧が低い)、その反対側では風速が遅くなる(気圧が高い)ので、気圧が低い方向に揚力が働きます。

この揚力で風車を回転させているのが、マグナス風車

マグナス風車は、プロペラの代わりに、円柱の形をした翼を使います。円柱は、螺旋(スパイラル)状のひだを付けた構造にすると、揚力が増します。そのため、スパイラルマグナス風車とか、スクリューマグナス風車とも呼ばれています。

マグナス風車の特徴は、それぞれの円柱自体がモーターで回転することです。回転しながら風を受けることで、マグナス効果の揚力で、風車が回転します。

プロペラ型も風を受けると、揚力が発生しますが、マグナス風車は円柱が回転することで、揚力がさらに大きくなります。

実は垂直軸型マグナス風力発電機には技術的な壁があった。風上にある円筒と風下にある円筒、それぞれに発生するマグナス力の向きが同じなので、風車の回転力としては逆になり打ち消し合ってしまうのだ。清水さんは “自転方向が逆の2つの円筒を組み合わせる”という発想で、独自のブレークスルー技術を発明した。

■マグナス風車の特徴

マグナス風車は揚力が大きいので、風車の回転数が少なくても、パワーを得ることができます。そのため、風車の騒音が小さくなります。

プロペラ型に比べて、低速で回転するので、人や鳥などへの危険性も少なくなります。

マグナス風車は、安全性や騒音の問題を解決できる可能性があるため、これまで風力発電を設置できなかった場所まで用途が広がります。

円柱の回転をコントロールすることで、風車自体の回転もコントロールできます。

マグナス風車では、風車を回転させるためには、円柱が適度な速度で回転している必要があります。円柱の回転を止めると、風車の回転も止まります。(ブレーキ装置は不要)

実は円柱が回転することが、メリットにもなっています。強風の中でも、円柱の回転を調整することで、過回転を防止しながら、発電を続けることができます。そのため強風や台風に強いと言われています。

構造的にも、扁平のプロペラ型より、円柱のほうが耐久性があるとされています。

回転を止めれば「ただの棒」となることだ。仮に危険な事態が生じたり、稼動電源が確保できなくなったとしても簡単かつ安全に停止できるので、電源が確保できずに大惨事を引き起こした原発事故のような事態は招かない。

マグナス風車は、従来の風車より、発電効率が高く、耐久性もあります。メンテナンスも少なくて済むので経済的です。そして騒音が小さく、安全性が高いという特徴があるため、期待されている風力発電です。

「円筒の自転を適切に制御することで、“台風発電”も夢ではなくなる。」と清水さんは語る。

性能を実証して、実用化が待ち遠しいですね。

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