カルフォルニアに本拠地を持つコンサルティング会社は、最近どのような技術傾向があり、将来の風車にどのような技術が使用されるかを知るために、アメリカでの特許マップの研究分析を行った。
Totaaro&Associates(www.totaro-associates.com)の研究は、主流である事業用水平軸風車について行われた。
その研究は、似たような結果をキーワードを使って、検索し凝縮し、関連性の度合いに応じてその特許が産業に与える影響を分析した。「我々は、アメリカだけで1700以上の特許を見つけ分析した。」と会社代表であるPhillip Totaroは言う。
彼の最初の結論は、今日の風車特許のほとんどは昨日までの問題を解決するためのものだという。「ほとんどの特許が、翼、電気制御システム、発電機に集中している。これらの部品は、品質、効率、信頼性の強化を過去10－15年ずっと求められていた。」と彼は言う。
しかしながら、制御とセンサーは近年風車部品に関する特許のリストの上位に踊り出てきた。これは、今後の傾向が、性能向上、荷重低減、系統連係に移行していくことの表れであるという。
「より近年の特許出願と産業の先を見ていく知性の分析により、我々はいくつかの将来の技術についてわかってきた。」とTotaroは言う。新しい技術とその特許は6つのコアとなる分野に集中している。
１．部品重量の低減と製作コストの低減
部品重量とコストの削減はtower-head-mass比（※）を保つための根幹である。この値を現在と同等あるいはより良くすることが重要である。
「ほとんどのOEMは、重量コストを同じになるように、ベンチマークしている。そして、商品の費用を適正にしている。その結果、多くの風車メーカーは、近年“cost-out”という方法をとるようになった。この方向から、一流のOEM各社は特許をとり、コスト低減のイノベーションとした。」とTotaro氏は言う
２．輸送・組立
これは質量とコストのコンセプトに関連するが、特に地上輸送の場合には、物理的な輸送制限にも関わる。部品サイズが大きくなれば、質量も大きくなる。特に大型の風車開発ではこれが起こりやすい。しかしながら、質量やサイズが大きくなれば、コストもかかるようになる。設計ツールや、製造方法の発展により、失敗の予測や、使用される材料の減少をすることができる。このため品質管理が良くなる。
「さらに、翼根直径が大きい翼やタワー径が4.3ｍを超える場合は、陸上輸送のハードルが生じる。」とTotaro氏は言う。そのような構造体を作ることは可能であるが、強化のためには、さらに多くの材料が必要であり、コスト競争の激しいこの世界では有用な解決方法とは言えない。しかしながらタワーや翼のセグメント化や、サイトでの組立課方法や、補修道具は大変重要になってくるだろう。
この分野では、先を見越したメーカーが、コアとなる特許を取得している。
３．監視 と 制御
三つ目の傾向としては、ウィンドファームの制御に関係する。この分野の特許は、風車の状態監視と制御の分野に集中している。最初の2つの傾向は、資金的な面からエネルギーコストを低減するための方法だったが、この3つ目は、運転メンテコストを最小限にするための技術である。
「状態監視システムのような技術は、個々の風車とその部品の“健康状態”を監視する。そして、風の状態によって最大の出力を出せるように制御することができる。」とTotaro氏は言う。
OEMや持ち主である運転者にとって、想定外のメンテナンスを減らし、運転時間をのばすことが重要なのである。
[後編につづく]
※年間出力あたりの重量
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