第14回 風力発電コンペ WINCOM 2021

WINCOM 2021

エントリーNo. 2

所属
千葉県立下総高等学校

下総WindPower 2021 type II


使用発電機数: 2

チームの紹介


私達は、一段羽根と独立二段羽根の二種類の風車に分かれて製作しており、その内の独立二段羽根の製作を田島 拓樹、大村 誠人の2人で担当しています。必要な時には皆で協力しながら二種類の風車を製作しています。

風車のコンセプト


去年は、先輩方が空力的に良いフレームの研究を行い、空気抵抗を減らしたフレームの製作に成功したが、羽根の形状や2段の羽根間の距離、羽根の角度の改良が課題になった為、先輩方が残してくれたデータを基に新型フレームに合う羽根の研究・製作をしています。

また実験から、羽根の製作にあたって一昨年の先輩方が製作した風車の直径が最適だった事が分かったので、今回は風車の直径を変えずに羽根の主軸側や外側の面積の形状を変えてそれぞれの形の特性や、発電量の差を調べ、得られたデータから羽の形状を決めて製作、角度等の調整実験を繰り返し更なる記録の向上を図っています。

材料の工夫


昨年の先輩方が製作した風車は、一昨年までの風車と違い、フレームの設計だけを変えて実験しました。以前はフレームの形状を三角形や台形にしていたが、どこにどんなフレームがあるかで発電量が大きく変わることが分かり、前後一本ずつの流線型フレームにして空気の流れを改善させました。このフレームには薄い合板や鉄パイ等を使うより、机の天板のような分厚い合板が、剛性があり振動減衰の効果が高いことが分かりました。またフレームと土台の接合には接着よりも鋼材を使った方が剛性や耐久性も高くなることが分かりました。

構造・製作上の工夫


本校の風車は羽根がボルト止めのため、取り付け角度が微調整できます。1段羽根ではガムテープを使って簡易的に羽根の大きさや形状、取り付け角度を変えて実験を行っていますが、2段羽根は前後の羽根の枚数、形状、取り付け角度の組み合わせで発電量が大きく変わるため、1段で実験した中で良かった形を二段に応用する形で行い、羽根の面積を広げた状態、羽根の主軸側の面積を広げた状態、広げた所にわざと角度を付けた状態での実験を行ったところ、風車の外側は弧を描いて広く、主軸に向けて真っすぐ絞るのが良いのではないかと判断したことから、タービンのフィンの形になりました。
現時点では木型の製作途中ですが、さらに改良を繰り返して記録の向上を目指したいです。

風力発電装置の設計図


製作写真


完成写真