ボルテックス ブラデレス

ボルテックス ブレードレス（Vortex Bladeless Ltd.）は、ブレードやギアやシャフトを使用せずに、特許を取得した新しい風力タービンを開発しているスペインの新興企業である。 渦の風力タービンは回転しないので実際にはタービンではない。これは、空力弾性共鳴現象に基づいており、 カルマン渦の放出エネルギーを利用している。 このプロセスは、ボルテックス・シェディング（Vortex Shedding）またはボルテックス・ストリート・エフェクト （ Vortex Street Effect ）と呼ばれ、通常は建築や航空において問題となる。 この現象のおかげで、デバイスは、潤滑剤を必要とせず、野生動物に影響を与えない小さな動きで振動させることが可能である 。

この開発中の技術は、低消費電力システムのグリッドからの自己生産と分散型エネルギーのために設計された、通常の風力発電よりも太陽光発電に特徴的であるとしている。 現在の風力発電機のすべての物理的原理は、ボルテックスにも適用されるが、回転運動の代わりに振動するため、通常の風力エネルギーと比べて、風からのエネルギーを根本的に異なる方法で利用することになる。

ボルテックス技術 

Vortex Bladelessは、ボルテックスによって誘導される振動共鳴風力発電機で、風力タービンの新しい支柱である。 他の2つは、回転で動作するHAWT （水平軸風力タービン）とVAWT （垂直軸風力タービン）である。 ボルテックスの革新は、流体が細い構造を通過するときにボンカーマンの渦の放出を利用して、 ファイバーグラスとカーボンファイバーマストが風で振動する、珍しい形状と振動によるエネルギー利用の方法からもたらされる。 マストの底部では、炭素繊維ロッドが、動く部品が接触していない状態で発電するオルタネーターを動かす。 ボルテックス装置は回転しないので、技術的に「タービン」と呼ぶことはできない。

この新しい技術は、メンテナンス、償却、騒音、鳥や環境への影響、物流、視覚的な側面などの伝統的な風力タービンに関連する問題を克服することを目指している。 同社によると、ボルテックス発電機は、同じ高さの通常の風力タービンと比較して、少量の炭素フットプリントと、少量の原料を使用している。それは、小さな基礎寸法と非常に低い後流の乱れ を可能にする低重心を有することが期待されるので、いくつかのボルテックスジェネレータを伝統的なタービンの同じ領域に配置することができ、風力には密度が生じる。しかし、同社の目標は、現在の風力産業の競争相手ではなく、従来の風力発電では実際には利用されていない市場である、最終消費者市場と低消費電力システムのための小さな風の選択肢を提供することとしている。

ボルテックスとは、垂直で細長い円筒形の装置である。 これは、デバイスがベースアンカーに取り付けられている固定部品と、 カンチレバーとして作用する振動部品が、振動運動中に流体と自由に相互作用することで構成されています。 マストとベースの2つの主要部分に分けることがきる。接触する歯車や動く部品がないため、通常の風力タービンで起こるような油や潤滑剤は必要ないとしている。装置の動作は、メンテナンスコストおよび動作コストをほとんど必要としない。 これらのすべての機能は、太陽エネルギーの機能に近づき、分散型エネルギーに最適であるとしている。オルタネーターは機械的エネルギーを電気に変換し、ネオジム磁石でカウントされ、その固定子は装置の可動部分の内側に位置する。

オルタネータは機械的エネルギーを電気に変換する際に誘発される振動運動を緩衝する。同時に、無風タービンの構造の固有振動数を変更することができるため、風速が高くなると共振周波数を維持しながらロックイン範囲が広がる。同社は磁気反発力に基づいて、この課題に対して「チューニングシステム」と呼ばれるメカニズムを特許出願した[6] 。 通常の風力タービンとは異なり、この現象は、振動振幅に依存する構造の見掛けの弾性定数を変更することができ、風速が増加する限りそれを成長させることができる。 そのシンプルさにもかかわらず、登録された特許の 6つのファミリーは、世界中のデザインとテクノロジーを保護している。

無風風力装置 
Vortex Bladelessは現在、2020年に市販される予定の2つの将来の製品に取り組んでいる。主な特徴は次の通り。

 ボルテックスナノ ：高さ1m、公称出力3W。 主に低消費電力システムのためにグリッド外の場所にエネルギーを供給するように設計され、ソーラーパネルとともに用いる。
 ボルテックスタコマ ：高さ2.75メートル、公称出力100W。 主に小規模な住宅/農村風力発電用に設計され、太陽電池パネルと共に用いられる。

ボルテックス技術では、生成された電力は立方体の高さで指数関数的に増加する。したがって、高価なボルテックス装置が望ましいのは、高価な発電ほど生産コストが増加せず、その結果、電力出力に比べてより有益で効率的な装置が得られるからである。 しかし、 中小企業のため、同社は現在、これらの小型風力発電機に取り組んでいる。

ストーリーとバイオグラフィー 
Vortex Bladeless Ltdは2012年にDavidYáñezとRaúlMartínによって2012年に公式化された風力エネルギースペインのスタートアップである。正式に会社を設立したのは2014年までで、Vortexの開発に専心した。 発明者デイヴィッド・ヤニェスがタコマナローズ橋の災害のビデオを見て、橋を崩壊させた物理的原理に多くのエネルギーが含まれているという考えに導いた2002年に、元々のアイデアを得た。 風からエネルギーを生み出す新しい方法として活用し、彼のアイデアは、投資家を探してプロジェクトを開始するための資金調達を開始した2012年まで、長年にわたり引き出しに保管されていた 。

2014年初頭、ボルテックスはCDTI （工業技術開発センター）から公的資金を得て、BSC（ バルセロナスーパーコンピューティングセンター） と協力し始め、VIV（ Vortex Induced Vibrations）、 磁場相互作用 、FEMM（ Finite Element Method Magnetics ）の研究が必要である。  概念証明が検証され、ボルテックスの話は、2014年のサウスサミット賞をエネルギー産業の分野で受賞した。

2015年には、 MITとハーバード大学の関係者との共同作業を開始しました。 米国ではこのプロジェクトは、この特定の流体力学コンセプトに関する調査のために高度なシミュレーションソフトウェアをVortexに提供したAltair Engineering社に届きました。 他方、NGOやバードライフのような環境エンティティは、このソリューションに大きな関心を示している。これらの行政および研究センターの支援のおかげで、同社は2015年に最初の供給契約に資金を供給し、プロジェクトを次のレベルに引き上げるために必要なエンジニアを雇うための6月の成功した集団募金キャンペーンを開始した。

2016年後半には、計算上のシミュレーションや技術デモンストレーターの技術を検証した後、この原則で風からのエネルギーの有効利用が可能なジオメトリを備えたプロトタイプステージに到達した。 この段階で、ボルテックスは欧州委員会の研究とイノベーションプログラムのためにHorizon 2020からの資金調達を申請することができた。 同社が持っていた最大の資金調達であるボルテックスは、タービン（スペインで最も高い風洞）をテストするための大きな風洞を建設し、チューニングシステムを備えた振動オルタネーターの特許取得コンセプトの開発を開始した。 この段階で、同社はH2020プログラムの「Seal of Excellence」を受賞した。

2017年の間、同社はオルタネーターとチューニングシステムの開発を続けた。 この技術は、介在する（幾何学的、運動的、エネルギー変換システム）多くの面で新しいと考えられているため、会社が期待していたよりも難しい開発であった。 CDTI、Altair、Birdlife、 BSCとともに、マドリード工科大学のマイクログラビティ研究所とマドリード大学のこの段階での共同作業は、この特別な方法で風のエネルギーを利用できる実現可能な技術を得るための鍵であった。その後、スペイン政府の「イノベーションSME」シールを取得した。

2018年に同社はエアロジェネレータの工業化を計画し始めた。この時点で、同社は、Vortex技術を使用する部品の一部を大量生産するための実現可能な産業プロセスの欠如のために、多くの問題に直面した。 ジオメトリと材料はこの段階でほぼ決定的であった。そのため、現在のプロトタイプの認証プロセスを開始し、 ISO 9001を取得した。 この認定は、欧米の市場におけるすべての風力タービンの定期的なプロセスだが、ブレードベースのタービンまたは回転タービン用の規格が記載されているため、風力発電機としてのVortexデバイスを認定するために規範を書き直す必要がある。

同社の将来の目標は、2020年に最初のボルテックスタービンの商業化を開始できるように、販売を開始し、輸送の生産と物流の実現可能な方法を確立するために必要な認証を取得することである。

賞および戦略的パートナー 
Vortex Bladeless Ltd.の最も重要な戦略的パートナーは、 EASME 、 CDTI 、スペインのカスティーリャ・イ・レオン評議会である。 同社は最近、CIEMATとの共同研究を開始し、 シーメンス・ゲームパ社との間で、エアロジェネレータの産業生産に関するパートナーシップを締結した。 その企業やチームが獲得した賞は、すべてエネルギー、革新、起業家精神に関連している。

 2017年 - スペイン政府のイノベーションSME
 2016年 - EUのSME機器シール
 2016年 - 第10回「アブランス」フェーズの「Renovable del Año 2016」
 2014年 - 南サミット賞（エネルギーと産業のカテゴリー）
 2014年 - 「Caja de Ingenieros」起業家賞
 2012年 - "フォンド・デ・エンプルアンドーレスズ"レプソル財団賞

脚注

外部リンク 
 Vortex Bladeless - 公式サイト
 技術の技術論文（白書）
動画
 この風力タービンの開発と製造についてのビデオ
 風洞で働く渦のビデオ

スペインのエネルギー関連企業
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