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産業財産権

集合風車について

日本の風力発電のパイオニア ・ 山田基博氏が創造した革新的な風力発電システム

「集合風車」

 

 

■ 世界にその名が轟いた「山田風車」

昭和30年代、北海道では「山田風車」が数千機も普及し、また、その優れた発電能力、耐久性、コストパフォーマンスから本州方面や海外にも輸出されていました。

山田風車は、当時強風と苦戦中であった各国にあって、「のれん式」と呼ばれる強風対策により見事に解決し、各国の学者を驚かせたエピソードや、昭和50年代に科学技術庁が行った風車コンテストで、並み居る大学や大手メーカーを相手に勝利した伝説の風車です。
この山田風車を考案し製作したのは、日本の風力発電機製作のパイオニアである名寄市出身の山田基博氏(札幌在住)であり、実は北海道は風力発電機の発祥の地でもあります。

 

かつて北海道の無電化地帯を中心に普及した「山田風車」

 

 

 

■ 開発の経緯

当時、山田基博氏は、小型の風車を積層し大容量の電力を得る「集合風車」のアイデアを持っていましたが、実機の製造には至っていませんでした。

このアイデアを現代版「集合風車」として実現すべく、山田基博氏の承諾と全面的な協力を得て、NERCが開発を引き継ぎました。

また、集合風車のコンセプトは、町工場の技術で製作できることにあり、風車の構造体、羽根、電子制御に至る全てにおいて道産技術による製作を実現しています。
集合風車の第1号機は、北海道からの助成金を得て、1999年4月、北海道せたな町(旧瀬棚郡北檜山町)に建設されました。

 

北海道せたな町(旧瀬棚郡北檜山町)に建設された集合風車

 

 

山田基博氏の原案図

 

 

 

 ■ 集合風車の特徴

蜂の巣型(六角形)構造のメリット

集合風車は、六角形の構造体に内蔵された小型風車を複数積層して大容量の電力を得る所に最大の特徴があり、ユーザーの要望に合わせ、自在に基数を増やせるメリットがあります。

この六角構造はいわゆる「ハニカム構造」として、自動車や航空機の構造部材として使用されるなど強度的に理にかなった構造であり、空間を隙間なく利用できるメリットもあります。

また、3枚羽根などの単体風車は、故障した場合発電量は0となりますが、集合風車の場合、全ての風車が同時に壊れる確立は低いため、より電力の安定供給能力が高い風車と言えます。

 

微風から発電可能

瀬棚町に建設された集合風車の総出力は11.5kWで、微風(風速2m/s~)から発電可能であり、太陽光パネルなどと併用することで独立電源としての活用が期待されます。

 

静かな風切音

風車の羽根は、山田基博氏に倣い、風切音を抑える独特なひねりを加える加工が施されています。

 

革新的な制御技術

支柱の下部に、風向きに自動追従する「風向制御装置」が設けられています。この風向制御装置はICでプログラムされており、通常は風と正対するよう追従し、また、台風などの強風時には風と平行になるよう追従し風をかわし風車を守ります。

 

安全対策

各構造体はユニットごとに、安全対策として、羽根の飛散防止ネットで被覆されています。

 

 

容易な保守管理

全て道内技術で製作されており、地元で保守管理を行えます。

 

 

 

■ 設置事例

岡山県鏡野町の「なかよし風車」

岡山県鏡野町の男女山公園に設置された集合風車。

地元企業の(株)山田養蜂場より町に寄贈されました。

公園のシンボルとして、夜間照明などの用途で発電を行っています。

 

 

 

北海道せたな町の「ハイブリット風車」

北海道せたな町(旧瀬棚郡北檜山町)グリーンパレス前に設置された、太陽光を併設したハイブリット型風車。集合風車の単体型。

基礎、支柱、配線、維持管理の全てが地元で出来るよう設計されています。

バッテリーによる逐電を組合せ、完全な独立電源として街路灯の照明を行っています。

 

 

 

 

■ 仕様

単体モジュール

 

 

500W仕様 1kW仕様 5kW仕様
羽根直径 2.8m 3m 8m
羽根枚数 3枚 3枚 3枚
起動風速 2~3m/s 3m/s 4m/s
定格風速 10m/s 12m/s 14m/s
定格出力 500W 1kW 5kW
出力電圧 24V 24V 48V
発電機 3相交流 3相交流 3相交流
単体重量 30kg 45kg 75kg

※ オプションで太陽光パネルあり

 

 


集合風車

 

ユニット発電機 500W 1kW 5kW
組上げ基数 20 22 20
定格出力 10kW 22kW 100kW
バッテリー容量 4kVA 8kVA 40kVA
台座直径 18m 20m 50m
高さ 20m 20m 30m
総重量 10t 18t 35t

 

 

 

 

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