マグナス風車の実用化

nikkeibp.jp（2/23）の記事。新方式「マグナス効果」を使った風力発電、メカロ秋田が開発加速

「マグナス効果」と呼ばれる原理を使った新方式の風力発電装置の開発を進めるベンチャー企業のメカロ秋田が、その実用化開発を加速し始めた。（中略）

この風力発電に使われているマグナス効果は、野球でピッチャーがカーブを投げる際にボールが曲がったり、ストレートを投げた際にボールが浮き上がったりする原理である。自転している球や円柱が向かい風を受けると、向かい風と自転方向が一致する側では風の流速が速くなって圧力が小さくなるが、その反対側では流速が遅くなって圧力が大きくなる。この結果、球や円柱は一致する側へ向いた力を受けて、その方向に進むことになる。

この原理を風力発電に利用するためには、通常の風車では羽に相当する部分に複数の円柱を放射状に取り付ける。この複数の円柱をモーターなどで同じ方向に回転させながら、向かい風を受けさせると、マグナス効果によって風車が回転する。この回転エネルギーを電力に変換すれば風力発電が可能になる。このような原理は専門家の間では従来から知られており、マグナス効果を利用した風力発電を実現することは原理的には可能であることが分かっていた。しかし、これまでは十分な出力を得ることができず、実用化には至っていなかった。（後略）

文章による説明ではわかりにくいのだが、技術＆事業インキュベーション・フォーラムの新方式「マグナス効果」を使った風力発電、メカロ秋田が製品化に向けて開発を加速にはマグナス効果の図解や実際の風車の写真が掲載されており、なかなか興味深い風車であることがわかる。従来の常識的な形状の翼の代わりに回転円柱型の翼とすることで、より効率良く揚力を発生でき、従って発電効率も高くなるということらしい。

調べてみると、秋田マグナス協会のサイトに詳しい情報が掲載されている。マグナス効果そのものは野球のカーブボールが曲がる原理として理論的にも認められている理論のようだが、この原理を風力発電に応用しようとしたのは、ロシアの科学アカデミーが最初らしい。その成果に秋田県が注目し、ベンチャー企業であるメカロ秋田と大学、高専との共同開発により実用化を目指しているとのこと。

東北の元気な企業（メカロ秋田）には、この会社の社長のインタビューが掲載されているが、ロシアの風車の翼は単なる円柱形状だったのを、秋田での研究の結果、スパイラル型のフィンを取り付けることにより揚力が向上したというという成果を紹介した後に、

村上社長：円柱を回すのはモーターですから、その消費電力を差し引く必要があるのですが、それでもプロペラ型と、このスパイラルを付けたマグナス型風車とでは翼一本当たり4倍程度の揚力差があるということが発見出来ましたね。

佐々木次長：素晴らしいですね。どうしてこんな性能が出るのですか？

村上社長：それが分からないんです。流体力学を長年研究されている伊藤先生にも結果を確認して頂いたのですが、やはり現時点では分からないと仰っていました。解析しなければならない要素が多過ぎるんですね。四次元の応用になってしまうので、解明まで早くても3年、もしかしたら10年かかるかもしれないと言われました。

とある。まあ、無理やり変な理屈をつけて説明するより、正直で良いだろう。でも、わざわざ電力を使って円柱型の翼を自転させても、風車全体の回転によって得られる電力が通常の風車の4倍にもなるのであれば、もっとはるかに注目されても良いと思うのだけど。。　実験がしっかりしているならば大丈夫だとは思うが、ちょっと心配でもある。

この技術が本物ならば、応用分野としては風力発電以外にも、それこそ飛行機などの翼の代わりにマグナス型回転円柱翼を採用するとか、航空機やヘリコプターなどのプロペラをこのマグナス翼にしてみるとか、いろいろとあっても良さそうだ。こんな形の扇風機なんかも面白そうだし。。

ちなみに秋田高専のAKITA地域共同テクノセンター報の p.7/102 にこの風車の研究についての資料があるが、マグナス風車のメリットとして、

①風速域が広く，１日の稼働時間が長い②円柱は翼に比べ製作コストが安価である③円柱は翼に比べ強度が大きい④トルクが大きく，風車の回転数を小さく取れる⑤寒冷地で問題となるブレード着氷が少ない

を上げている。各円柱翼を回転させる機構は複雑になりそうだし、その分だけ回転部分が重くなりそうなのも気になる。。　今度秋田に帰った時にでも見に行ってみようかな。