9歳の頃に出会った「グライダーの少女(Helena Smahelova)」という児童書に魅せられ、大学進学先も密かにグライダーに搭乗すること優先で決めさせてもらうほど、のめり込んでいました。海外では少年少女が空を飛ぶクラブがある！想像しただけでワクワクしていました。奄美で生まれ育った私(1960年生）はもちろん実機のグライダーなんて見たこともありませんし、まだインターネットの無い時代、情報は書店で数少ない航空情報誌を探し出し読み漁るしかありません。しかしある日とうとう見つけたのです！なんと日本にも16歳から空を飛べるクラブが存在していました！！「学生航空連盟（Student Air Federation)」は読売新聞社が後援し、専用のグライダー数機と滑空場を保有し毎週日曜日に活動していました。※現在もNPO法人化され活動を継続されています。

東京の大学へ進学し、SAFに入会し初めてグライダーの離陸する瞬間を見たときのことです。微かな風を切る音だけを残し1000ftの高さまで一気に駆け昇る雄姿を見て、10年近く温め続けてきた想像通りの神秘的な佇まいにdezyabuなのではないかと混乱するほど感動しいつまでも空を見上げていたのを覚えています。

風力発電機の羽根は風を起こす為のプロペラとは違い、このグライダーの主翼のように風を受けて回転し揚力を発生させることで風のエネルギーを取り込んでいます。比較的スリムで長いブレードはこのような考え方に基づいて設計されています。

私が入社した当時の初期のブレード（GO：開発コード）は「クラークY」というグライダーの初級機に使われるようなオーソドックスな翼断面を用いていました。下面はフラットな平面で上面だけにカマボコ状の膨らみがあり、加工しやすく厚みもあるので強度を保つこともできます。しかし実機のグライダーではもっと滑空比が良く遠くまで飛べる優れた翼断面が研究されており、それらの翼断面を模倣するだけでも出力UPの課題は解決するのではないかと思えました。

実際、発電に必要な回転数と中心からの距離で大気速度を割り出し、最適なピッチ角度となるよう図面を描き直し、模型飛行機の主翼と同様に木材を削って程なく実寸大のブレード（FX：開発コード）を完成させることができました。

実験からは直ぐに満足のいく結果が得られました。ブレードを現行品のGOからこの新製品FXに切り替えるだけで今回の課題を解決することができそうです。

しかしこの後、試作から製品化への道のりは厳しく、いくつもの高いハードルを乗り越えなければならないことを思い知らされます（つづく）

当時、三鷹（東京都）の「航空宇宙技術研究所（現JAXA)」の大型風洞実験装置が民間への供用を始めた頃です。早速OEM先の企業が当時販売していたマイクロ風力発電機の性能を測定してみたところ、定格風速（12.5m/s）で定格出力に達していないことが判明し、販売を一旦中止するという深刻な事態に陥っていました。

大型風洞実験装置を借りて実験するには莫大な費用がかかります。九州の片田舎からは東京へ出るだけでも大変なので、当初からそのような実験は無理だと考えていました。幸い私には学生時代グライダーに乗っていた経験があり、近くの河川敷では軽飛行機も離発着できるような滑走路も整備されていました。それらを利用させて頂かない手はありません。私が仲間とスキーに出かけるために購入した丈夫なキャリアや天体望遠鏡の大型三脚も役に立ちました。開発はスピードこそ命です。時間もコストであり、夜な夜な誰もいないランウエイを自由に走り、思う存分繰り返すことのできる実験は、課題解決をも加速させてくれました。天文趣味なので夜中は私の頭も冴えますし、休憩しながら星空も堪能できました。

まず、私の風洞実験装置で現行製品のそままを測定したところ、航空宇宙技術研究所の大型風洞での実験結果とぴったり一致したときには驚きました。これで改善のスタートラインに立てたと大きな自信につながりました。

マイクロ風力発電機の仕組みは、大きく３つの要素に分けられます。まず風のエネルギーを取り入れる為の「ブレード」、次にブレードの運動エネルギーを電気エネルギーに変える「発電機」、更にその二つをマッチングさせ蓄電池や負荷に電気を供給する為の「コントローラー」です。

まずは「ブレード」の改良から取り掛かりました。（つづく）

年間平均風速が2m/sに達しなかったとしても、台風のような強い風も時には吹くことがありますので、各風速の出現の頻度が実際にどうなのかを調べてみました。下の表は都城市のフィールドで１年間通して調べてみた結果です。

上記の場合、風速２m/s以下の風が実に８１％ですので、もし風速2.5m/sからしか起動しない風車である場合はこの場所ではほとんど回らず発電量も少ないということになります。

風速の出現率分布はワイブル(Weibill)分布で近似できることが知られてます。平均風速が2m/s~4m/sの出現率分布は以下のようになります。

設置場所の「年間平均風速」と「風速の出現率（※近似値を利用）」と「風力発電機の出力特性」が分かれば年間発電量をシミュレーションすることができます。

下図は「風力発電機の出力特性」の例です。通常このようなグラフを得るためには大掛かりな風洞実験装置が必要となり、時間とコストの両方の負担が大きくのしかかってくるのですが、私は手持ちの資材と経験でチャレンジしてみました。次回はそのお話をいたします。（つづく）

具体的に発電量を算出する場合は※NEDOの「風況精査マニュアル」をご参照ください

※NEDO：国立開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構

「風速」は前10分間の平均値を意味するというお話を前回しましたが、さて皆さんの街の年間平均風速はどのくらいだと思いますか？

気象庁のデータを基に任意の１１の都市を折れ線グラフで表してみました。グラフの右の都市名の次に来る数値が年間平均風速です。この中では鹿児島市が3.3m/sで最も高く、京都市と都城市が2.1m/sで最も低くなっています。

私は都城市に住み、毎日風速計でデータを取っていますが、年間平均風速は1.4m/sほどしかなく、気象庁発表の2.1m/sに違和感がありました。そこで気象庁のデータを更に詳しく調べてみると観測している地上高が各地でまちまちであるということに気づきました。風速の数値の右側の()に高さを転載しました。

マイクロ風力発電機はよく地上５ｍほどの高さに設置されるのでその高さに条件をそろえるために「風のべき法則」を用いて換算し直してみます。

※「風のべき法則」については理科年表オフィシャルサイトをご参照下さい。

するとどうでしょう年間平均風速が軒並み2m/s以下で折れ線グラフの振れ幅もまとまっているのが分かると思います。鹿児島市は3.3m/sから1.6m/sと一気に半分以下になってしまいました。風のエネルギーとしては1/8以下になってしまいますが、測定していた高さがなんと44.8mでしたので当然の結果だと言えます。新潟市と福島市が共に突出していますがそれでも年間平均風速はたった2.2m/sしかありません。

あなたの街の年間平均風速も上記の方法で気象庁の過去のデータから紐解いてみてはいかがでしょうか？（つづく）

単に「風速」と言った場合、ふつうは「前10分間の平均風速」をいいます。例えば10時の風速が5m/sといえば，9時50分から10時までの平均風速が5m/sであることを意味します。
（※もっと厳密に言うと、0.25秒ごとに計測した2400の測定値の平均となっています）

何故この「風速」を最初の話題にしたのかと言うと、この認識の違いが後々大きな問題に発展してしまうことが多いからです。

よく、「私の家は高台にあり、風速計で計ったら5m/sありました！」とおっしゃる方がいらっしゃいます。最近は安価な風速計が手軽に入手できるものですから大変良いことなのですが、取り扱いには注意も必要です。

「話半分」という言葉がありますが、そんなとき、私は心の中で2.5m/s以下で受け止めています。ざっくりとですが、私の経験では平均値をとると約半分になります。デジタルの風速計に表示された数値が誤りだと言っているのではありません。情報処理の問題なのです。（※高価な風速計では平均化する機能がついたものもあります）

では、風速計に表示された数値は「瞬間風速」なのでしょうか？実は「瞬間風速」でさえ「3秒間の平均風速」と定義されているのです。（※厳密に言うと、0.25秒ごとに計測した12の測定値の平均となっています）

誰しも自分がこの目で見た事を否定されるのは心穏やかなものではありません。説明する場合には細心の注意が必要です。そんなとき、南極の昭和基地でさえ年間平均風速は７m/s行かない年がほとんど（2017年は6.5m/s）ですよというトリビアは効果的でした。

話はこれで終わりにしたいのですが、マイクロ風力発電機のブログなので最後にエネルギーのお話をしないわけにはいきません。実はこれが最大の難所で、「風のエネルギーは風速の3乗に比例する」という法則があるのです。

つまり、先ほどの風速の「話半分」は風のエネルギーでは半分の半分の半分で「八分の一」になってしまうということです。これが後々の大きな問題なのです。（つづく）