回転風洞実験装置

次世代風力開発プロジェクト

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国立大学法人九州大学 次世代風力開発プロジェクト

Kyushu University WTTF team was established in 2013 for the purpose of evaluating and minimizing yaw error of small wind turbines under the frequently wind direction changing environment. Our leading technology unlocks the maximum performance of existing wind power generation systems at minimum additional cost.

Introduction

私たちは、再生可能エネルギーの研究を行う学生サークルです。

私たちの取りくみ

Wind turbines on field experiments

私たちの取りくみ

「風力発電機」と聞いて、多くの方々がまず思い浮かべる姿はおそらく、ウィンドファームや洋上に設置された、高さが数十~百メートル以上もある「大型風力発電機」ではないでしょうか?一方で、私たちが研究している「小型風力発電機」は、ブレードの直径が数メートル規模と比較的コンパクトなため、独立電源の確保や売電を主な目的として、世界各地のビルの屋上や家庭などに設置されています。

日本でも、昨今の環境意識の向上や、震災以降のエネルギー需要の高まり、また電力の固定価格買い取り制度(FIT)の拡充などをうけ、小型風力発電機への注目は増すばかりだと言えましょう。とくに我が国の市場は、平地が少なく、土地が狭いという事情から、より高効率な製品の開発を求める声が大きく、いかに効率の良い製品を、手の届く価格で提供できるかが、普及にむけた課題となっています。

私たち「次世代風力開発プロジェクト」は、その前身となるプロジェクトを2013年に立ち上げて以来、理系から文系まで、専門性を異にする学生たちが志をひとつにして、日夜研究に邁進してきました。目標は、国内でもっとも「高効率」かつ「低コスト」な小型風力発電機の実現。独自に開発した実験装置と、学生らしい柔軟な発想力を武器に、純学術的な視点のみならず、デザインや収益性までをふまえた研究開発を行っています。

小型風力発電機と風向変動

Wind turbine setup for wind tunnel tests

小型風力発電機と風向変動

小型風力発電機の設計は、たんなる「大型機」のミニチュア版なのでしょうか?いいえ、一見して同じような作りに見える両者ですが、設置される目的や環境の違いにあわせて、設計思想もまた大きく異なります。たとえば、小型機が設置される地上付近は、建物等の障害物によって風が乱されやすく、大型機が設置される上空や洋上と比較して、風向きの変化(風向変動)がより激しいことが知られています。

目下ひろく普及している、「水平軸」と呼ばれるタイプの風車では、ブレードが風を正面から受けなければ発電ができないため、とりわけ小型機の設計において、「風向変動」への対応は無視できない要素だと言えます。一般的には、本体後部に突き出た「尾翼」に風をうけ、つねに風車が風上に向くよう工夫されていますが、それでも急激な風向変動下では、風向きの変化に完全に追従することは困難です。このときの「風向」と「風車向」のずれは「ヨーエラー」と呼ばれ、風車の性能を低下させる深刻な要因となっています。

そこで私たちは、風向変動にともなうエネルギーロスに早くから着目し、新型の風洞実験装置(特許出願済)を独自に開発。これまで見落とされてきた、小型風力発電機ならではの特性を次々と解明してきました。本装置は、実物大のモデルで風向変動実験が可能な唯一無二の存在として、その成果は学会や企業からも注目を集めています。

これからの研究について

CFD analysis around a tail

これからの研究について

私たちの強みは、アイディアをもとに設計し、試作品を組みたて、性能試験を行うまで、すべての開発プロセスが、活動拠点である「小屋」のなかで完結していることです。これは開発コストのみならず、スピードや柔軟性の面でも大変有利だと言えます。じつは多くの研究機関では、こまかな研究領域ごとに研究室が分かれており、独自技術である回転風洞実験、流体シミュレーション(CFD)、野外での比較実験をともに手がける私たちの活動は、とても珍しい研究スタイルなのです。

そのうえで、国内でもっとも効率のよい小型風車を実現するため、私たちは二つのアプローチで効率改善にとり組んでいます。ひとつは、風のエネルギーを余さず吸収できるよう、ブレードに新たな機構を採用し、時間あたりの発電量を上げること。もうひとつは、ブレードがつねに理想的な向きで風を受けられるよう、尾翼の形状を最適化し、積算値である総発電量を底上げすることです。製品化にむけ、価格を抑えることも忘れません。

設備や予算が限られるいち学生団体が、潤沢なリソースがつぎ込まれた企業の製品に挑むのは無謀ではないか、と思われるでしょうか?しかし、先行研究でなされた手法が、性能向上への最短ルートとは限りません。閉塞した知識にしばられない私たちは、学生ならではの自由な「発想力」と「行動力」で、新たな研究領域を開拓し、みずからその道の第一人者になれると信じています。

Awards

採択状況

  • 2013 QREC チャレンジ&クリエイション 自由テーマプロジェクト
  • 2014 QREC チャレンジ&クリエイション 自由テーマプロジェクト
  • 2015 QREC チャレンジ&クリエイション 自由テーマプロジェクト
  • 2016 QREC チャレンジ&クリエイション 自由テーマプロジェクト
  • 2014 QREC グローバル・チャレンジ&クリエイション
  • 2015 QREC グローバル・チャレンジ&クリエイション
  • 2016 QREC グローバル・チャレンジ&クリエイション
  • 2015 九州大学基金支援助成事業 学生の独創的教育・研究・社会貢献活動支援
  • 2015 九州大学 創造工房
  • 2016 九州大学 創造工房
  • 2016 九州大学 公認サークル

受賞歴

  • 2013 QREC チャレンジ&クリエイション 最優秀賞(総長賞)
  • 2014 QREC チャレンジ&クリエイション 最優秀賞(総長賞)
  • 2015 QREC チャレンジ&クリエイション 最優秀賞(総長賞)
  • 2014 特許出願(特開2016-004031)
  • 2016 特許出願(特願2016-162074)
  • 2014 TECO Green Tech 2014 "FINALIST"
  • 2015 TECO Green Tech 2015 "Best Technology Award"
  • 2016 TECO Green Tech 2016 "Silver Medalist"

Sponsors

協賛企業・団体一覧

研究室から独立した学生団体として、限られた資金をもとに活動しています。
私たちの先駆的な取り組みへのご支援をご検討いただけましたら幸いです。
詳細についてはお問い合せ下さい。

Recruitment

メンバー大募集!

当プロジェクトでは、ただいま新メンバーを大募集中です!現在のメンバーは、21世紀プログラムが6名、工学部2名、農学部1名の、計9名(2015年度)。ものづくりの経歴は不問ですので、女性の方、文系のバックグラウンドをもった方も多く活躍しています。サークル選びで迷っている新入生、高専から編入してきた3年生、筑紫キャンパスで研究している大学院生、私たちと一緒に研究しませんか?
※保安上の理由から、見学を希望される方には、事前のご連絡をお願いしております。

ふだんの活動はとても和気藹々とした雰囲気で、工具の初歩的な使い方から、風車の専門的な知識まで、上級生が親身に教えます。ほかにもプレゼンテーション技法や、論文の書き方、予算の管理など、社会でひろく役立つ能力が身につくのはプロジェクトならでは。活動日の強制や、定期的な飲み会等はありません。個々人のスケジュールにあわせて作業を分担するため、アルバイトや他サークルとの掛け持ちも不自由なく行えます。

年度の初めには、伊都キャンパスでの説明会を行う予定です。すこし活動に興味があるけど、筑紫キャンパスまで行くのはちょっと・・・という方も、ぜひふるってご参加下さい。メンバー一同、皆様のお越しをお待ちしております。

新入生の方へ

大学生活は自由なものです。社会的にも、もう大人。様々な価値観が許容される風土があります。勉強でも、サークルでも、恋愛でも、なにか一心に打ちこめるものを見つけたなら、これからの4年間は、これまでのどの期間よりも楽しいはず。そんな候補の一つとして、「ものづくり」を選択肢に加えてほしい。これが私たちの想いです。

ヴァーチャルな感覚に慣れきった現代では、かえって新鮮にも聞こえますけど、ものをつくり出す喜びは、いつの時代の人々にも共通してありました。食べ物をつくる農家、美をつくる芸術家、国家をつくる政治家、そしてあらゆる「物」をつくり出すエンジニア。扱う「もの」は異なれど、その根底にある喜びは同じです。「つくる」という行為そのものが楽しいのです。学年、性別、専攻、いっさい関係ナシ!

私たち「次世代風力開発プロジェクト」が対象とする「もの」は、もちろん「風車」・・・だけではありません。2013年度には、世界でも類のない実験装置を、1年がかりで独自に製作、特許を出願しました。またこれまでに、普段の活動場所となる作業小屋、実験装置の格納庫、風車を設置する観測タワーを次々と建設。いっぱんの研究室やゼミとは違い、いち学生団体として、実験に必要なあらゆる作業を学生だけの手で行います。

ものづくりを裏で支える活動もさまざま。毎年度のはじめには1年間の戦略をたて、助成機関へのプレゼンテーションを経て予算を獲得します。資材の買いつけ、収支の管理、研究成果をもって学外の大会や学会に出場したり、年度末には論文や報告書をまとめたり。キャンパス移転の際にはメンバーみずからトラックを運転し、実験装置を輸送したことも・・・。そうして質・量いずれの面でも、高校までとは比較にならない経験を重ねるうちに、きっと風車も好きになりますから。笑

過酷だった受験勉強が終わり、ぽん、と大学に放り出されると、かえって「自由」に戸惑いをおぼえる方は多いのでしょう。何をしたいのか?何をすべきなのか?焦って考える必要はどこにもありません。ただ、いざ閃いた良いアイディアも、あなた一人の力で実現できるかは別の話です。「やってみたい」を支える環境の不足。それが多くの学生のもどかしい部分です。

しかし私たちの活動には、豊富な工具、工作機器、高性能なコンピュータ、専用のソフトウェア、そして知識と熱意あるメンバーにいたるまで、あなたの「ものづくり」をプロデュースする最高の舞台が整っています。でもやっぱり風車はよく分からない・・・?文系だから・・・?不安がある方こそぜひ、お気軽にご連絡のうえ、まずは私たちの小屋へ遊びに来て下さい。頭で悩んでいては分からない、これがものづくりの醍醐味なのです。

Access

活動場所のご案内

九州大学筑紫キャンパス内で活動しています。保安上の観点から、見学・訪問をご希望の際には必ず事前のご連絡をお願いしております。担当者不在時のご訪問は対応いたしかねますのでご了承ください。おもに週末を利用して活動しておりますが、事前にご相談いただければ日程の調整も可能です。伊都や箱崎近辺からの送迎もできますので、新入生の方もお気軽にどうぞ!電車でお越しの際には、JR大野城駅西口すぐの大野城門からお入りいただくと便利です。少々わかりづらい場所にあるため、駅や門に着きましたら一度ご連絡いただけますと確実です。

※筑紫キャンパスへのアクセスは、応用力学研究所のページでご確認ください。

キャンパス内の経路

Contact

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