トルネード型風力発電機 次世代トルネード型風力発電機のトルネードジャパン

トルネード型風力発電機とは?

What is a tornado type wind power generator?

従来型にはない優れた特性を備えた
次世代型の風力発電機です

トルネード型風力発電機は、ジャイロミル型とサボニウス型の両方の機能を合わせ持ちます。
揚力と抗力を使って、上下二段のブレードが双方向に回転する世界初の風車です。

  • 縦型なので設置面積をとらない→狭い場所に多数の設置が可能。
  • 発電機は3倍速で増速し、羽は上下で逆転することで、回転トルクを中和する。
  • 風向きに左右されることなく全方向(360度)に対応する。
  • 日本の風の特性である急な風向きの変化にも対応する。

従来の風力発電機

プロペラ型風車
風力発電機において最もポピュラーな存在。
主流は3翼プロペラ型風車。

高速回転に優れた特性を持つ。しかし騒音問題、首振り運動による効率ロスやメンテナンス性への問題などを抱える。また起電(カットイン)風速(4~5m/s)が高く、強風時の「回り過ぎ」危険対策としてカットアウト、維持管理費や装置のコストアップが指摘される。

サボニウス型風車
風車円筒を縦半分に切って円周方向に
ずらした形の風車

抗力型風車の代表格、風が持つエネルギーの10数パーセントの利用にとどまります。周速比は1以下で音は静かであり、弱風でも起動性が良く大きなトルクを発生します。首振り無しで全方位取風が可能である。

ジャイロミル型風車
風車飛行機の羽根と同じ断面を持つ
垂直翼形の風車。

自力で回転開始が可能となり、回り始めると周速比は高く回転トルクも高く注目度は高い風車である。

ダリウス型風車
風車飛行機の羽根と同じ断面を持つ
翼形を弓形に曲げて垂直軸に取り付けた風車。

起動トルクは極めて小さく、自力での回転開始は不可能であり、起動のために モータや他の風車の力を借りるなど様々な工夫が必要となる。

トルネード型風力発電機の特徴

Features of a tornado type wind power generator

設置面積が少ない

縦型のため、設置面積が少なく、狭い場所に多数の設置も可能。

円筒に近い形をしていてどの方向からも風を受けられるため、風向きを考慮することなく設置が可能です。
また、狭いスペースでの発電にも活躍する方式になります。

騒音が少ない

発電効率を損なうことなく、静音性に優れた構造。

トルネード型風力発電機は、静音性に優れた「サボニウス型」風力発電機と、
回転トルクに優れた「ジャイロミル型」風力発電機両者の特性を併せ持った世界初の風車です。

静音性と回転トルクに優れた新型の翼型ブレード

揚力と抗力の両方の性能を有し、強力な回転トルクを生み出す翼型ブレードを、4段縦型に組み、発電機は3倍速で増速するが、羽は上下で逆転することで回転トルクを中和させる構造。

鳥を巻込みにくい

バードストライクが起きにくい。

視認性に優れ、従来型(主流となっているプロペラ風車型)と比べて、
鳥を巻き込んでしまう事故を起こしにくい構造です。

落雷に強い

落雷(ライジングストライク)で、モータ−を破壊されにくい構造。

三角筐体3本の各柱1本に1つずつ避雷針が設置されており、誘導雷を各柱の避雷針で鉛直にアースして、
被害を最小限にしています。風力発電機にとって最大の天敵となる落雷の対策がしっかりしており、最悪落雷に直撃されても、
三角筐体と2軸で装着している羽根は、落ちるリスクが極めて少ない構造になっています。

被害を最小限に留める三角筐体

3本の柱それぞれに避雷針を設置してモーターを通過することなく、雷が地面に誘導される構造。

落雷で破壊されたプロペラ風力発電機

突風・台風に強い

3本の柱と、双方向に回るブレードで突風や台風などの強風に強い。

頑強な三角フレーム構造により強風時の支柱が折れるなどの破損が無く、ブレードも風に強い構造になっている。
また双方向に回転するブレードによって得られるジャイロ効果で、回転数が上がるほど筐体の安定が増す構造になっています。
機械力に頼るのではなく、自然の法則により制御しているため、自然力に対して非常に堅牢な特徴を持っています。

トルネード型風力発電機の
ウインドタービン吊り下げ実験の様子

時おり吹く強風に煽られても、羽根の回転数が上がると鉛直に立つ(ジャイロ効果)
一度回ると、止まりにくい(フライホイール効果)
羽根が相方向に回る事で、筐体(外フレーム)が回らない。(反力の中和)

突風、台風で破壊されたプロペラ風力発電機

故障が少ない

シンプルな構造で故障が少ない。

ピッチコントロール、ヨー動作が無いため、部品が少なく、
プロペラ型風力発電機に比べて故障も少ない構造になっています。

省コスト

余計なコストがかからない。

静止時に電力を使わず、またカットアウトが無いため、発電コストを抑えることができます。
さらに抗力型で低回転、高トルクの特性を持ち回転スピードが早く無いため、安全に大型化も容易。
構造もシンプルなので、在来建築工法と同様に大型化が実現でき、大型化してもメンテナンスや故障が少なくなります。

安定した発電効率

カットアウトの無い安定した稼働率が実現する発電効率の良さ。

カットアウトが非常に少なく、強風時の発電ができるトルネード型風力発電機の発電効率は、プロペラ型に劣るものの、
稼働率が高いのが特徴です。(強風地域では、年間の発電量で大きく差が出ます)エネルギーの大きな強風時に、
発電できるため、理想的な稼働率を実現しています。
また360°全方向からの風に対応できるため、安定した発電量を供給することができます。

20kwトルネード型風力発電特性表

スペック表

Spec table

型式 TN-2000TRⅡ型

風力発電(トルネード型風力発電機)

実証実験

Operation results

2018年6月より日本でも有数の強風地域である
青森県竜飛崎にて、「外ヶ浜町役場」の認可を受け
NK認証取得のための実証実験を開始予定です。

青森県東津軽郡外ヶ浜町字三厩龍浜101

トルネード型風力発電機Q&A

Tornado type wind power generator Q & A

3つの理由があります。

1.この発電機は抗力型でトルクはありますが、回転スピードはあまり速くない為、双方向に回す事で、上の羽根が磁石、下の羽根がコイルと逆方向に回転させる事で上下、
片側の羽根を半分の回転数でも同じ出力の発電ができます。ゆえに強風時にも対応しています。また、風切音が無く、
風向きに影響されず、力強く回転するのが特徴です。

2.ブレードが双方向に回転することで、回転トルクを打ち消し合い、本体構造フレームをブレードの回転による、ねじれトルクから守って安定させています。

3.ブレードを縦方向に2段積むことにより、小さなスペースでも受風面積が大きく、小スペースでも効率の良い発電係数を実現させています。
この風力発電機は、構造のほとんどが強烈な風を受け止める抗力で発電します。3本柱外構造の頑丈なフレームで、突然の突風、台風や落雷に耐えられる構造になっています。
向かい風の時は揚力を使い、追い風の時は抗力を使って、風力を効率よく捕らえる構造を持っているからです。又、回転時に透過率が悪いため、鳥等も認識しやすく巻き込みを防ぎます。これが国際特許取得のブレードです。
発電機は中央に配置することで、双方向に回るブレードにダイレクトにつながります。磁石とコイルもそれぞれ双方向に回し、羽根の回転数半分でも同じ発電が出来ます。直径が大きいのは円周が長くなるため、沢山の磁石とコイルを搭載出来ます。円周が大きいと、発電部は高速で回転出来るので、発電効率を高められるからです。

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