弱風地帯でも実用可能な集風塔型風車の開発研究

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プロペラ風車を垂直軸形式で使用する集風塔型風車において、風集効果の高いカウリング・ダクトや偏向板を新たに考案し、弱風地帯でも実用可能な小型風車の開発を行った。本研究では、集風性能に大きな影響を与えるカウリング・ダクトと偏向板の最適形状を明らかにし、弱風時の性能を向上させた。すなわち、カウリングとダクトの様々な形状の組み合わせを系統的に変化させながら集風性能を調べるとともに、集風効果の高い可倒式偏向板を開発することによって、集風効果が高く、弱風時の性能が高い小型風車の開発を行った。また実験結果から、集風効果の高いカウリング・ダクト形状を数種類選定し、これを用いた野外実験用集風塔型風車を製作した。風車には市販の80Wクラスの風力発電装置を用い、これを集風塔内に組み込んだ。また同じ風車を通常の水平軸型として同時に設置し、様々な気象条件の下の実地試験によって、両者の性能比較・評価を行った。このとき水平風を効率的に鉛直方向に偏向させるため、風圧によって倒れる可倒式偏向板や、風圧を受けてヨットの帆のように膨らむゴムシートを偏向板の代わりに設置し、その効果の検証も行った。さらに風速と風向を常時監視し、弱風時の起動性や集風効果および発電出力だけでなく、不規則で高い周波数の風向変化に対する影響についての比較検討も行った。以上の結果を総合的に検討し、弱風地帯や風向変化の激しい地域でも実用可能な、新しい集風塔型風車を提案することができた。今後は、長期間の野外実験のデータを収集・分析し、本開発風車の性能を精度良く評価するとともに、風車のスケールアップを行うことによって、発電量の増強を試みる。