プロジェクト概要

新技術を採用した風力発電装置を製造!

 

はじめまして。エネルギー研究者の川嶋と申します。
技術畑で45年間、電気関係業務を行いつつ再生可能エネルギーの研究開発も平行し、多数の特許申請・取得にて現在に至ります。

 

この度、新技術を採用した発電機を製造するにあたり、資金が不足しております。この技術を未来へ繋ぐ為にも、皆様のご支援よろしくお願いいたします。

 

 

新型「風力発電」開発の為の第一歩!まずは小型の風車からスタート!


私は電気業界に勤めていた20年前から、新しいエネルギー装置の研究をしていました。日々実験や実践を重ねながら、「この新しい技術を用いた風力発電装置を開発することができれば、きっと世の中の役に立つ!」と信じて諦めずに今日まで研究を続けております。


そのために、まずは幾つもの小型のタービンを作成し、それぞれについて測定と改良を繰り返しました。これらの実証が成功すれば、大型の新型「風力発電」開発の第一歩になります。

 

 

改良、そして実験の日々…

 

私がいつも実験を行う場所は、自宅近くの河原と漁港です。少しでも風が吹いていると感じたらすぐにタービンと実験装置を担いで出かけてゆきます。始めの頃の試作品は、紙で作成したり建築模型用のスチレンボードで作成していましたが、回転効率が上がるにつれ強度が足りなくなってきたので、現在は3Dプリンタを用いて試作品を出力しています。

 

 

これまでに作成した試作品は合計30個以上。写真はごく一部

実際に試作品のタービンで実験をしている様子はこちらからご覧ください。

 

 

 

新技術:「風上側に小さな突起翼を複数付加&前後流に加えてこれとは別の外向きの風力も活用」を施すことで、タービンの高速回転&トルク増加を可能に!

回転効率130%以上にアップを実現!

 

発電効率を向上させる為には、タービンの高速回転が必要です。しかしながら、単純に高速回転させただけでは、タービンの先端側30%に風が集中し、中心部付近には殆ど吹き付けません。

 

極端に言うと、タービンの先端側しか使われていないことになります。ということは、「タービン全体に風が行き渡るように設計すればもっと高速で回転する」のではないでしょうか。そこで私は、円錐型に回転するようタービンを後ろに傾け、前面からの圧力を軽減すると共に、それによって増強した風の流れをそれぞれの突起翼が受け止め、機動力に変換されることで回転力が増加する設計を施しました。

 

こちらの新技術については、2014年に日本国特許を取得し、現在国際特許を申請中です。

 

 

先程の動画で紹介させていただいた試作品タービンのモデルは下記の通りです。


左から順に、「プロトタイプA(従来技術)」「プロトタイプB(新技術:後傾0°)」「プロトタイプC(新技術:後傾15°)」「プロトタイプD(新技術:後傾35°)」「プロトタイプE(新技術:後傾35°+2種の遠心流タービン)」となっており、「プロトタイプC」が回転効率130%以上にアップした試作品タービンです。


回転効率が最も良いのは「プロトタイプC」なのでそれ以外のプロトタイプは一件不要に見えますが、タービンは各々に固有の特性があるので、有効に活用するためには使用条件・環境に合わせて機種を選定することが必要なのです。

 

(各タービンの概要・効率係数比較)

 

5種類のプロトタイプ 従来型~回転効率130%UPの新技術採用

 

「プロトタイプA(従来技術)」:従来型のタービン


「プロトタイプB(新技術:後傾0°)」:従来型のタービンに新技術をプラス。従来の風力発電翼に適用


「プロトタイプC(新技術:後傾15°)」:プロトタイプBをより高効率に改善。回転効率が130%にアップ。従来の風力発電翼、及び水流、潮流などの高密度流体の回転翼に適用


「プロトタイプD(新技術:後傾35°)」:低回転数で大トルクとなる新技術タービン。水流、潮流などの回転翼に適用


「プロトタイプE(新技術:後傾35°+2種の遠心流タービン)」:新技術採用タービンの更なる効率向上。風力発電翼、及び水流、潮流などの回転翼に適用

 

 

実験の結果はこちらのグラフをご覧ください。

 

(各タービンの特性比較グラフ)

 

 

専門の設備で実証ができれば、新技術導入の「風力発電」装置が開発できる!


ここまで現在実証中のタービンの性能についてご紹介いたしましたが、実は上記の実験は不完全なものです。なぜなら、実験に用いる風力が一定ではないからです。その為、微風・弱風・強風などが作り出せる大型風洞施設に風力発電装置を持ち込み、実際に風を吹き付けて回転させ、発電データを収集・分析する必要があります。

 

その実験で高効率になることを確認し、新型風力発電普及のための「実際の風と同条件」でのバックデータを得ることができれば、新技術導入の「風力発電」装置の開発が可能となります。

 

 

「風力発電」のみならず、「水流発電」「潮流発電」への応用も可能!
 CO2削減で温暖化抑制、地球の環境保全に貢献したい!


新技術を採用することによりマイクロ型から事業用大型の風力発電の効率が1.3倍の約10%増になります。世界中の事業用大型風力発電装置の2014年の総発電量は約51,000MW(GWECデータ)、設置台数に換算すると20,000基以上です。その全台数が新技術を採用して発電量が10%増加したと仮定すると、世界規模で大量のCO2を削減でき、地球の環境保全と温暖化抑制に大きく貢献することでしょう。


風力発電のみならず水流・潮流など他のタービンにも応用できる技術なので、エネルギーに関心のある方々、関連業界の方々には価値ある技術です。

 

(世界の風況:NASA公開資料 冬の日本近海は強風域)

 

 

 

★★引換券★★

 

<データを元に3Dプリントをしてみよう!>

 

ご支援いただくと従来技術、または新技術を採用したマイクロ型タービンの3Dプリンタでの製作用STLデータと、製作・組立・調整・試験・評価のノウハウドキュメントを入手することができます。STLデータとノウハウドキュメントが有ればお近くのファブスペース(仙台では「FabLab SENDAI - FLAT」)でも有償製作できます。

更に、STLデータ全22種の部品の組み合わせは参考図の後傾3種のみならず、例えばタービン羽根枚数を2,3,6枚に、また、通常スピナーを遠心流タービン2種のうちのいずれかに、と、実験用新技術タービンをアレンジして自由に構成できます。これは!!と閃いた組み合わせでの3Dプリント・組立・実験もお試しください。

 


<プラモデル感覚で楽しく組み立ててみよう!>


今回は品物ではなく実験用新技術タービン設計STLデータでのリターンです。技術は解り難いと言われる方々に新技術を採用した最終製品をお届けしたいのはやまやまですがまだスタートライン。将来、当然の技術として製品化されるまで今暫くお待ちください。そして今回、3Dプリント用データとともにお届けするノウハウドキュメントには、風力発電装置を組み立てるための


①準備を要する資機材(努めて一般品を活用する)リスト
②3Dプリントの仕方
③プリントした部品の接着・螺子止め組立手順
④簡易回転バランスの調整法(最大回転数は2,000回転/分)

⑤回転試験の方法と安全上の注意事項
⑥効率や周速比、風流軌跡など実験結果の評価方法
⑦発展的な提案


などの有益情報を記載しており、組立までであればプラモデル感覚でOK!

少しの知識が有れば扇風機での回転実験や評価まで行えるような内容を盛り込んでいます。実験用モデルなので若干のアレンジが必要ですが、付属楔形ピース追加によるピッチ角度増加など専門知識が有ればノウハウドキュメントに基づく風速条件の範囲内でLEDの点灯や充電などに実用することも可能です。

風力エネルギー開発者となる皆様から、当プロジェクト実施者「寛(カン)ちゃん」への回転実験結果のフィードバックや応用提案をしていただけますと、より一層広がりのあるプロジェクトになることと思います。
そして、「空気や水の流れを受けて回転するタービンに能動的機能を付加する次世代技術」の最初の理解者となるご支援に感謝いたします。


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