エネルギー
回転なし、全てが勝ち：無回転風力エネルギーが常識に挑む
風といえば、動きを思い浮かべますよね？しかし、いつもの回転ブレードなしで風からエネルギーを得られたらどうでしょうか？
それが最新の風力エネルギー技術の一部で起きていることです。これらは風力の従来の概念を変え、必ずしも動きを必要としない新しい方法で風のエネルギーを捕らえています。
これらのイノベーションを受け入れると同時に、従来の方法の限界を理解することも重要です。風力タービンはクリーンで再生可能なエネルギーを生み出しますが、欠点がないわけではありません。例えば、風が十分でない場所でタービンによる風力発電は経済的に賢明な選択とは言えません。
さらに、風力タービンはしばしば遠隔地に設置されるため、インフラの整備が問題になることがあります。特に、風力発電所から都市部の家庭へ電力を送る送電線の構築が課題です。
さらに、大型タービンは騒音を発生させ、地域の景観を損なうことで知られています。また、これらの設置は地域の野生生物にも影響を及ぼす可能性があります。
これらすべての課題は、風をクリーンな電力生成に利用するという核心概念から離れないことで解決できます。答えは無回転風力タービンにあり、音やその他の問題を生じさせずにエネルギーを活用できます。
無回転風力エネルギー生成
無回転風力の生成は、集中型で資源集約的な電力網への依存を取り除き、住宅や商業施設の屋根に設置できる分散型エネルギー資源（DER）の組み合わせに頼ることです。これらのエネルギー資源は太陽光と風力の両方を利用しますが、風力は太陽光とは異なり24時間利用可能という利点があります。
一方、無回転風力発電機は、垂直に取り付けられたエアフォイルや翼を使用し、大型タービンブレードを使わずに風力を捕らえます。風が翼を通過すると、翼間に低圧領域が生じます。この低圧が吸引を生み、エアフォイル間に特別に形状されたタワーがこの吸引を導きます。この流れは装置の底部に設置された小型タービンを通過し、回転して電力を生成しますが、大きな回転部品や可動部品は関与しません。
このプロセスには多くの利点があります。騒音汚染を減らし、野生生物を保護し、スペースを効率的に使用し、低メンテナンスで済みます。
従来の風力発電の歴史は長いですが、無回転風力エネルギー生成は持続可能性への取り組みに大きな価値を加えます。新しい技術であるにもかかわらず、すでに示している約束と可能性は変わりません。
Architecture 2030によると、世界の二酸化炭素排出量の50％は建物と建築環境から来ています。そのうち27％は建物の運用、20％は建材、建設、その他建設業の使用からです。したがって、建物の電力ソリューションをより効率的に使用することが重要であり、無回転風力生成はその一歩です。
多くの商業企業が無回転風力を実用化する課題に取り組んでいます。ここではこれらの企業と、彼らが提供するソリューションに使用している技術を紹介します。
無回転風力生成における変革的ソリューションを提供する企業
1. Vortex Bladeless
Vortexは自社の風力ソリューションを複数の形容詞で表現しています。その電力はブレードレスで、安全性が高く、静かで、環境に優しいです。
総じて、Vortex Bladelessのビジョンは、消費者向けの大規模風力公園に代わる新しい風力オルタナティブを提供することです。その実現のために、同社は従来の風力とは異なる物理学に依存しています。その結果は独自で、さまざまな可能性に満ちています。
無回転風力生成技術: Vortex Bladeless方式
Vortex装置は円筒形の塔に似ています。下から見ると、最下部は固定されており「ベース」と呼ばれます。ベースの上部はコアで、内部に炭素棒が入っています。コアの上には交流発電機のチューニングシステムがあります。その上部全体が円筒形のマストで、風向に対して垂直に自由に振動します。
風がこれらの円筒構造の周りを通過すると、圧力渦が発生します。この渦の周波数は風速に依存します。構造物が類似した固有共鳴周波数を持つことで、振動を始め、風エネルギーを捕らえます。
エネルギーを捕らえた後は、変換段階に入ります。変換には、Vortex Bladelessは従来の交流発電機の技術を使用し、コイルと磁場の相互作用を利用します。
電気は電磁誘導によって生成されます。磁石はチューニングシステムとしても機能し、マストの弾性定数を変更して、振動が起こる風速範囲を広げます。
Vortexの技術はまだ開発中ですが、実用化されれば同サイズの従来タービンと比較していくつかの利点があります。Vortexブレードレスはギアレスでオイルフリー、ブレーキ不要で製造が容易です。常に同様の基礎上に配置され、スペースが少なく、寿命が長くなります。
Vortex Bladeless: 概要
Vortex BladelessはDavid SuriolとRaul Martin Yuntaによって設立され、スペイン・マドリードに拠点を置く初期段階のスタートアップです。公開データによると、同社は2021年にTechstarsからプレシード資金としてUS$120,000を調達しました。
Techstarに馴染みのない方のために、同社は世界で最も活発なプレシード投資会社であり、累計でUS$1050億（1050億ドル）のアクセラレーターポートフォリオ時価総額を持っています。
2. Aeromine: ブレードなし風力エネルギーシステム
変革的なブレードレス風力エネルギーソリューションを提供するもう一つの企業がAeromine Technologiesです。これらのブレードレスシステムは商業用建物の屋根に設置され、現場で再生可能エネルギーを取り込むことができます。
Aeromineは空力学の原理を活用しています。建物に統合されたエアフォイルベースの風力発電機を使用し、可動部品はゼロです。風がこれらのエアフォイルを通過すると、エアフォイル間に低圧領域が生じます。
構造物の中空の中心部は圧力をマニホールドと内部プロペラへ導きます。構造物の最下部では、低圧が空気を吸い込み、プロペラを通過させて電力を生成し、空気ジェットが中心部から外部の風と混合して排出されます。
Aeromineの原理は外部部品を使用せず、振動を排除することにあります。代わりにエアフォイルを利用して建物や商業構造物の気流を捕らえ、増幅します。このソリューションは、太陽光パネルが使用する屋根面積の1/10で済むため、太陽光よりも優れています。
Aeromineのソリューションは静音で固定式です。すべての天候条件下でいつでもエネルギーを生成できます。システムは建物のエッジに20〜40台配置するのが一般的で、配置は主風向きを向くようにします。
同社の主張によれば、同システムは他の再生可能エネルギー代替手段に比べて約50％高い生産性を持ちます。屋上太陽光ソリューションと組み合わせれば、ブレードレス風力エネルギー生成システムは建物の現場エネルギー需要を完全に満たすことができます。
Aeromine Technologies: 概要
Aeromine Technologiesは2020年にMartin Mannicheによって設立され、本社は米国テキサス州ヒューストン大都市圏にあります。2023年10月31日、同社はデンマークエネルギー庁からUS$1.1百万の助成金を受け取りました。
2023年1月、AEC AngelsはAeromine Technologiesへのエンゲージメント投資を行いました。Aeromine Technologiesへの最初の投資はMass Challengeからの非株式支援でした。
なぜ無回転風力生成は将来に向けた信頼できるソリューションと見なされているのか？
無回転またはブレードレス風力エネルギー生成がクリーンで再生可能なエネルギーを創出するルートとして最も大きな検証は、投資家からの支持です。
Aeromineの革新的な屋上風力エネルギーシステムは、建物の風流を再生可能エネルギーに変換し、デンマークエネルギー庁からUS$1.1百万の助成金を受けました。この助成金は、商業化の可能性や気候政策目標達成能力など9つのパラメータを評価した上で授与されました。
しかし、完全に信頼できるものにするにはまだ多くの課題があります。デンマーク工科大学（DTU）はAeromineと提携し、さまざまな建物タイプと風条件で技術の性能テストを実施します。
According to Professor Christian Bak, the Head of the Airfoil and Rotor Design Section at the Technical University of Denmark, the university will look into flow modeling for different building types and measure the performance of the solution “to derive improved algorithms to estimate the energy production and the optimal rooftop placement.” This will lead to further finetuning and more efficient application of the system.
このソリューションはアパート、オフィス、倉庫、港湾ターミナル、病院、小売センターなど、平屋根を持つあらゆる建物の屋根に設置可能であるため、配置最適化の知識は適応性の向上につながります。
Aeromineはすでに市場での需要が大きいことを認めています。実際、共同創業者のMartin Mannicheによれば、技術への「膨大な関心」があり、生産を拡大して需要に応えると述べています。
Mannicheはまた、同社のソリューションが風力エネルギーを『地域ビジネスに最適なもの』にすると考えており、これまで実現されていなかったと述べています。
Vortex Bladelessのソリューションにも同様の利点やそれ以上が見られます。例えば、同社の無回転風力生成ソリューションは製造コストとメンテナンスが安価です。
Vortexの設計効率に疑問を抱く人に対して、メーカーはVortex Mini（13メートル（42フィート）、4kWモデル）が理想的な条件下で風力の最大40％を捕らえることができると主張しています。
従来の風力タービンより30％効率が低いものの、同じスペースにプロペラタービンの2倍のVortexタービンを配置することでこの欠点を補うことができます。
クリーンエネルギー目標の達成
2050年までにネットゼロ排出目標を達成するには、風力と太陽光の活用が大きく依存します。
風力エネルギー分野では、タービンはより大きく、ハブ高さやロータ径も拡大していますが、2030年までに年間風力容量の追加を大幅に増やす必要があります。
2050年のネットゼロ排出目標を達成するためには、2030年に約7,400 TWhの風力電力生成が見込まれ、年間平均発電成長率を約17％に引き上げる必要があります。これを実現するには、2022年の約75 GWから2030年には350 GWへと年間容量追加を増やす必要があります。
風力発電容量の追加はこれまで主に中国に限られており、同国は2022年の世界風力発電容量追加の半分を占めています。
国際エネルギー機関（IEA）も風力機器製造の成長が抑制されていると指摘しています。状況を改善するために、ペースの加速が推奨され、イノベーションは主に生産性向上とコスト削減に焦点を当てています。
このような混在したシナリオにおいて、無回転風力エネルギー生成は成長に燃料を提供できます。限られたスペース要件とメンテナンスの容易さにより、広大な土地が制約となる地域でも迅速に普及できます。
プラス面として、風力投資は2022年に20％増加し、2021年の低迷から回復しました。また、民間セクターからの大きな支援を受け、主要な再生可能エネルギー協力プログラムの一部となっています。
AeromineとVortexが受けた投資、特に科学者やテック愛好家コミュニティからの支援は、無回転風力エネルギーが堅固な基盤に立っていることを示しています。さらなる微調整と必要な校正が行われれば、クリーンで再生可能なエネルギーの普及を加速させる完璧な選択肢となります。
