○参考人（東昭君）　私は東京大学の宇宙航空研究所におきまして、主として回転翼、どちらかといいますとヘリコプターの回転翼を専門にやってきた者でありますけれども、同じような回転翼ということで風車のことを最近やっております。よろしくお願いいたします。
　まず、風力が使えるエネルギーがどのくらいかということでありますけれども、ただいまの山村先生のお話にもございました太陽エネルギーのうちの約二％ぐらいが風になるということでありまして、つまり、その風を使って何とかエネルギーが取り出せないかと、そういうことでございます。その二％のうちのまたさらに一％、それの一％ぐらいが仮に取り出せるといたしますと、大体世界のエネルギーの消費量と同じ程度のオーダーのエネルギーが得られるであろうというふうに言われております。わが国で仮に可能なところにたくさん風車を置いてそのエネルギーを取り出そうといたしますと、多分わが国で使われるエネルギー総量のまあ一〇％ぐらいは取り出せるのではないかというような試算が行われております。
　しかしながら、風のエネルギーの特色といたしましては幾つかございますが、まず一番大事なことは、エネルギーの密度が大変希薄である。ただいま山村先生のお話にもございましたように、太陽エネルギーそのものが大変散っておりまして、決して一カ所に集中しているというものではございません。非常に希薄なエネルギーを取り出さなくてはいけないということ、それから地域的、時間的に非常に変動が大きいということも特色であります。場所によって違いますし、朝から晩にかけても時間的変動がございますし、常に一定の風が一定の方向から吹くということはかったにございません。地形、森林、建物等の障害物の影響も非常によく受けるようであります。それから、風速に勾配がありまして、地表間近ですとほとんど風速はゼロでございますけれども、高度が上がるとともに風速が増してまいります。そのように、高さ、方向によって速度分布が違うようなエネルギーを取り出さなくてはならないということがございます。
　それから次は、水のように集めてためることが非常にむずかしい。わが国は非常に降雨量は多くて、しかも山岳が非常に多いものですから水はわりあいに豊富で、しかも急流が利用できる上に、適当に池、湖等にためることができますけれども、風の場合には通過するだけでなかなかこれをためることができません。ただし、太陽エネルギーがもとでございますから、やはり非常にきれいなエネルギーでありまして、それを利用することによってそれほど化学的な汚染あるいは熱の汚染等の問題は発生しないと思います。
　さて、エネルギーそのものは、風速の三乗に比例して得られます。たとえば、二メートルの風が吹いているときに得られるエネルギー量と、四メートル、倍の風速が吹いておるときのエネルギー量は、二倍の三乗で八倍エネルギーが取り出せます。したがって、風のエネルギーを取り出すためには、風速の速いところを見つけなくてはなりません。
　次に、取り出されるエネルギーは、たとえば風車で取り出そうとしますと、その受圧面積そのものに比例いたします。したがって、大きな面積の風車をつくれば、それだけ大きいエネルギーが得られる、そういうことでございます。
　それから風速に変動がございますので、一般にある地点に風車を建てようと思いましてその地点の風速をはかっておりますと、これは先ほど申しましたように非常に変動がございますが、たとえば一例を挙げますと、秋田県の大潟村で風速をこの冬にはかった実測で例を申し上げますと、平均風速は六メーター・パー・セックぐらいでございます。その付近にエネルギーが集中しておりますが、十メーター・パー・セック以上の風速が吹く日というのがわりあいに少のうございますし、それから非常に低い、たとえば二メーター・パー・セック以下というような状態もわりあいに冬場だと少ないようでございまして、したがってエネルギーの大部分は風速六メーター付近に集中しております。したがって、それを取り出そうといたしますと、風車をつくる場合に、その風車というのは余り低い風速のところで回る必要はありません。つまり、エネルギー密度がそこには余りありませんから、低いうちから風車を回したところで得られるエネルギーは大したことはない。一方、十メーター・パー・セック以上のような高い速い風のところで仮にエネルギーを取り出せるような風車を設計したとしましても、そのような風が吹くときというのはわりあいに年間当たり少ない。結局これは、そのような風に耐える丈夫な風車をつくったわりには取り出せるエネルギーが少ないということになります。そこで、風車の設計としましては、一番エネルギー密度が多いあたりの風速をうまくつかまえてそれを利用できる、そういう設計がうまい設計というふうに言えると思います。台風のようなときには大変なエネルギーを風が運んでまいりますけれども、実はこれは年を通じますとそれほど数の多いものでありませんから、余り有効ではないということでございます。
　風車利用の歴史を簡単にお話ししますと、紀元前から、エジプト時代に水をくみ上げるというようなことに使われておったようでありますが、その後中世になりましてこれがヨーロッパに伝わります。幸いにヨーロッパには台風のようなものがございませんので、わが国とかあるいはアメリカもそうなんですけれども、非常に強風の吹く、台風またはハリケーンがございまして、風車そのものは強風に対する対策というものが大事になりますけれども、ヨーロッパの場合にはそれが余りなかったものですから、わりあいによく発達したようであります。産業革命の動力源が出てくる以前には非常に有効に使われておったようであります。
　それで、どういう風車がこれまでも使われ、かつ、これからも使われていくかということを簡単にお話ししますと、風車には、型で言いまして、回転軸が横になっている、水平になっている型のもの、ちょうどこういう模型を持ってまいりましたのでごらんに入れますと、たとえばこういうプロペラ型のもの、これは五月の節句の矢車のような、アメリカのインディアンなどがよく使うような、こういう横に回転軸がありまして、回転面が垂直に立っておる。風の方向にこの回転面を向ける、こういう方式のものがございます。この二つは、二つともこの塔に対しまして回転面が前方に出ておりますけれども、実は逆に風に対して回転面が後ろに向くものもございます。この場合には後ろに矢羽根が必要ですけれども、大きな特色は、これでは非常に羽根の数が多いことが特色、こちらは羽根の数が少ない、いわゆるプロペラのような形をしております。何が違うかと申しますと、こういう羽根の数の多いものは、同じ面積の中で同じような風速で働く場合でも、これはどちらかといいますと回転数を落として使います。そのかわり非常に大きな力、トルクが得られます。それに対してこういうプロペラ型の方は回転数を上げて使います。そのかわりトルクそのものは非常に少ない。全体として直径が同じで同じ風速下にこれを置きますとほぼ似たような効率が得られますけれども、どちらかというと大型になればなるほど、こちらのプロペラ式の羽根の面積あるいは枚数が少ない方が一般には効率がよくなります。それに対しまして、ここにありますものは回転軸が垂直になっております。このようなものは垂直の回転軸の回りにこのように回りますけれども、ここにありますサボニウス型、あるいはここにありますのはダリウス型と呼ばれるもの、あるいはこれはサイクルジャイロというふうに呼ばれておりますが、いずれも翼は垂直軸の回りに回転するということでトルクをかせぎます。こちらの方の型の特色は、風向がどちらから来てもよろしい。こちらの水平軸の場合には風の方向に回転面を向けてやらないといけませんけれども、こちらの方は回転面が回っておりますので、どちらから風が来ても回転をするという特色がございます。そのかわり、いずれもこの種の型のものは一般に低風速では回りづらくて、特に起動のための何か特別な装置が一般には必要になってまいりますし、一度回り出しますと相当高速で回る。したがって、トルクは小さいけれども高速でパワーをかせぐというような型のものでございます。
　なお、この回転数そのものをちゃんと制御する場合と制御しない場合がございます。商用電源の中に入れようと思いますと、五十ヘルツないし六十ヘルツの一定の周波数で変動している交流電源として供用するためには、風車の回転数そのものを非常にきちんと制御しなければいけない。そのためのいろいろな機構がつきますので、これはどちらかといいますと大型の風車に使われます。それに対して小型の風車はそのようなことをやっていますと非常に高価になりますので、一般には回転数制御というものは余りやりません。したがって、風がゆっくり吹いているときには遅く回り、風が速くなりますと高速で回ってエネルギーの取り出し量が非常に多くなる、そういう形になっております。
　それでは、よその国及びわが国でどういう開発が現在まで行われてきたか、またこれから行われていくかというお話を簡単にいたしますと、米国ではたとえば一九七九年の予算で約百二十一億円ほどをエネルギー省が使いまして、基本的なモデルＯ型、ＯＡ型、１型というような型の風車を設計開発し、これを実験しております。たとえば一番最初のＯ型でございますと、一九七五年にでき上がったものですけれども、百キロワットクラスのものであります。現在はこれをメガワットクラス、つまり百キロワットの千倍のオーダーのものを開発中でございまして、何カ所かに風の強そうなところに立てて実験を開始している最中であります。
　そのほかにカナダでは、アメリカの場合にはこういうプロペラ型の方が主流となっておりますが、カナダではこちらにありますダリウス型のようなこういう型のものをやはり一九七八年ぐらいで一億幾らですか、何か億というオーダーのお金を使って開発を進めているようであります。
　ヨーロッパでは、やはりもともと適当な発祥の温床があったといいますか、土壌があったせいか早くからやっておりまして、大型のものではたとえば西ドイツでは三メガワットから五メガワットの大型のものを計画しております。直径はメガワットのクラスになりますと数十メーターの直径、それからドイツの場合ですと百メーター、五メガワットの場合ですと直径百三十メートルの大きさの回転翼を使って発電をしようとしております。同じように大体デンマーク、英国、フランス、ソ連等もいまのところ百キロワットからメガワットクラスのものをねらって開発を続けようとしているようであります。
　わが国では一つは、先ほどからお話が出ております通産省のやられておりますサンシャイン計画の中でやはり風車が取り上げられておりまして、百キロワットクラスのものがつくられて実験をされる予定であります。科学技術庁さんがおやりになっておりますのは、風トピア計画と呼ばれているものでありまして、これは非常に小型の一キロワットクラス、直径で言いますと、せいぜい四メートル前後ぐらいの小型の風車でございますが、これを幾種類がつくって実際にどういう問題点があるかというようなことを調べておられます。あとほかに幾つか研究用あるいは試作用というような風車が各所に現在つくられようとしております。
　問題は値段でございますけれども、現在アメリカが計画しております目標値としましては、大体一キロワットクラスの風車でありましたらキロワット当たり三十万円ぐらいのものでつくりたい。八キロワットクラスのものであれば十五万円ぐらいにしたい。さらに、大型の四十キロワットクラスのものであれば十万円前後の製造費にしたいというようなことを考えておるようであります。どのくらいの大きさのものが一番値段的につり合うかというような検討もされておりますけれども、現在のところでは多分メガワット当たり、そのクラスのものですと直径が数十メーターぐらいのもので風速が十メーター・パー・セックぐらい吹くようなところでないとだめなんですけれども、そのくらいのものが多分一番経済的にできるのではないかというふうに言われております。そのために、実はメガワットクラスの発電用風車というのはほかの発電、たとえば火力発電、水力発電あるいは原子力発電等に比べまして二けたも三けたも小さな量でございます。それでいて直径が数十メーターというような大きなものを必要といたします。このために、多分それ以上のたくさんのエネルギーを取り出そうという場合にはメガワットクラスの風車をたくさん並べるという形になるであろうと予想されます。さらに大きな直径のものをつくることは、まず不可能ではないかもしれませんけれども、コスト的に無理ではないかというような気がいたします。
　発電コストそのもので申しますと、一メガワット当たりの風車がもしうまくできて、かつその売れ行きが適当にあって規格化されれば、キロワットアワー当たり二十円ぐらいになれば、つまりほかの油を利用したものとコンパラブルになるだろうということで、それを目標に開発は進められるようでありますが、実際のところ果たして二十円クラスにいくかということは今後の開発をやらないと非常に無理だろうと思いますが、現在は多分四十円からもう少し下がったあたりをねらえるのではないかというふうに思っております。しかし、今後の材料の進歩や、何よりも数多くつくることによって経験が積まれれば、多分二十円の目標は達成されるのではないかというふうに考えられます。現在は何しろまだよちよち歩きといいますか、各所で実験的につくり出した段階で、またよくデータも集まっておりません。そのために、現在そのものの値段は非常に高いものになっておりますが、これは試作研究費というものと大量生産に入ったものとは明らかに違ってくるものでありまして、自動車でも、あれほど数が出ますと、あのようなものが百万円というようなオーダーで売られるようになりますけれども、現在一キロワットクラスの発電をやる風車が大体一番安いもので百万円クラスというようなことでございます。
　風車を利用する場合に、あと問題になることを幾つか挙げてみたいと思います。
　まず一つは、風車の安全性でございます。先ほど申しましたように、風の特色が風速変動が非常に大きいということ、それから高さ、方向によって風速が違うということは、回転翼に非常に変動する加重を与えます。これが材料の疲労をもたらしまして、長く使っておりますと疲労によってじわじわとやられることが、ございます。
　それから、日本はやはり海に囲まれておりますので一これは航空機がそうなんですけれども、非常に塩害に冒されます。これは腐食という形で材料を冒してまいりますので、日本の空を飛んでいる航空機というのは、アメリカの空を常に飛んでいる飛行機よりもずっと早い状態で腐食がきますが、それと同じことがやはりくるだろうというふうに考えられます。
　それから、もちろん地震、台風等も日本では非常にほかのところよりは多いということがありますので、安全性ということをよく考えないと危険だと思います。特に回転しているものでございますので、看板を立てておいて台風でやられたというような程度のものとは異質な、回転しているものでありますので、もう少し危険性の高いものでございますから、やはり使う側、管理する側が非常に注意をしないといけないと思います。幸いにこれは回転数が非常にゆっくりしたものでありまして、プロペラが約二千というようなオーダーで回しますし、ヘリコプターの回転翼が二百というようなオーダーで回しますが、幸いに普通この程度の風車ですと百ｒｐｍ以下でございます。そのようにわりあいに回転数がゆっくりしておりますので、騒音による公害等も少ないであろうというふうに思われます。
　後は、どうしてもエネルギーが分散しておりますから、これをうまくつかまえるということをやらなければいけないのですけれども、そのためには風車の設置場所をやっぱり選ばないといけない。常にコンスタントにいい風が吹く場所を見つけることも必要ですけれども、特に地形を利用しますと、風が海岸からすぐに山にくるようなところですと、風が相当なエネルギーを持ったまま山をかけ上がりますので、山の上の方に行きますとさらに風速が速くなります。そのようなうまい、エネルギーが集中している場所を見つけて、そういうところにうまく風車を配置するということが大事だと思います。どうしてもそういうものがない場合には、風のエネルギーを一たん集めるという努力が幾つかされております。
　幸いにして風からこのような風車を通じてエネルギーが得られたとしましても、実はこの取り出し方が問題でありまして、機械的にそのまま利用する方法としましては、揚水とか製粉等がございます。これはわりあいに簡単でありまして、それほど効率の高いことを必要としませんので、手軽に使えるという方法であります。それから電力に使う場合には、特に商用電源に入れようとしますとこれは大変な制御を必要といたします。それに対して蓄電器、バッテリーに入れてしまうような場合ですと、これは余り回転数制御を考慮する必要はございません、というぐあいに取り出し方によって高くもなれば安くもなるということでございます。
　そのほかには、熱として取り出し、給湯、暖房に使う、あるいは鉄を中心としました鉄チタン、酸素系のような金属とそれから水素とを一緒にさせたりあるいは乖離させたりするというような方法でためることもできますし、あるいはこまのようなものに運動エネルギーとして蓄えることも可能であります。まあ幸いに風車というのはある意味では分散型といいまして、先ほども太陽エネルギーそのものが分散しておるということでありましたけれども、風力も同じように分散しておりますので、集中して取り出すというよりは各地方地方でうまい場所を見つけてこつこつと取り出すという方法が一番よろしいかと思います。幸いに風車は意外と好かれておりまして、各地でわりあい皆さん歓迎をしてくれるようでありますので、うまい利用法をやっていきたいというふうに考えております。
　一応これで時間が参りましたので終わりにしたいと思います。