住宅にソーラーパネルが設置されているのはよくあることです。なぜ風車はダメなのか？
フロリダ州フォートマイヤーズに住む発明家ヘルムート・ガイザーは、この問いに興味を持ち、Alibre Design を使ったパラメトリックモデリングにより、ソーラーテクノロジーに負けない小型風力タービンのラインナップを提供するようになりました。
"太陽光発電システムと風力発電システムの効率と価格について調べ始めたところ、太陽光発電システムは風力発電に比べて非常に高価であることがすぐにわかりました。太陽光発電システムの1キロワットあたりの設置コストは、約3～4倍も高いのです。"
高速道路沿いの風力発電所で見かけるタービンは、1～7メガワットの出力が可能です。電力会社が資金を提供し、所有するこれらの「メガワット」タービンは、ジェットエンジンのように大きく、高価です。ガイザーは、出力1～100キロワットの小型タービンが、再生可能エネルギーをより身近なものにする方法であると考えたのです。
ガイザーによると、ヨーロッパではこの「小型風力」の発電機が広く使われているそうです。米国でも小型風力発電機の歴史は古いが、そのほとんどは農地など送電網に接続しにくい遠隔地に限られていた。従来、タービンは灌漑や家畜のために水を汲み上げたり、通信塔の電力を供給していました。
「私が研究を始めたとき、既存の小型風力発電製品は、1930年代までさかのぼる古い技術に依存していることがわかりました。家庭用電源として実用化できるほどの効率や信頼性を持っていなかったのです。
Geiserは、従来の設計に改良を加え、3つの大きな機械的革新を行いました。現在、Geiserと電気工学のSyd Wellsが設立したLLCであるScaled Energyは、家庭で空気から電気を作ることができる新しい製品ラインを生産中です。
「スケールド・エナジー社の製品は、既存の小型タービン設計と同等のコストで、効率を75％以上向上させます」とガイザーは述べています。
また、効率が上がったことで、より多くの地域で使用できるようになり、風当たりが強くない地域でも使用できるようになりました。"例えば、他の小型タービンは、ウィンドゾーン2に指定された地域では十分な発電ができないため使用できませんが、スケールド・エナジーの製品であれば使用できます。"
Geiserは、最終的な製造アセンブリの図面を作成するだけでなく、すべての「いじり」をAlibre Designのパラメトリック・モデリング・アプリケーションで行いました。Geiserは、このソフトウェアが、興味深い質問を実際の製造業に変えるのに役立ったと言います。
仮想アセンブリを作成するだけでなく、Alibre Motionのような他のモジュールによって、Geiserはアニメーションで可動部分をテストすることができました。同様に、AlibreCAM は、彼のデザインを精密機械のカッティング・パスに変換するために使用されました。
"Alibre Design は、ソフトウェアの能力、使いやすさ、そして最後に価格という良い組み合わせを提供しています。私はすでにエジソン発明家協会（EIA）の多くの発明家の友人にAlibreを推薦しており、今後もそうするつもりです」とGeiser氏は言います。Alibre Design「Alibre Design は、時間的にも金銭的にも、より少ないコストでより多くのことを実現してくれます。
ガイザーが小型タービンの設計に施した3つの大きな改良によって、どのように住宅にふさわしいものになるのでしょうか。
まず、ガイザーはピッチ調整ハブを再設計しました。これは、ブレードの迎え角を変化させ、変化する空気の動きから最大限のパワーを引き出すための装置です。従来の方法では、風が強く吹くとタービンが分解してしまうため、ファーリングやブレーキに頼っていました。
「古いタイプのタービンはブレードのピッチが固定されているため、非常に小さな風速の範囲内でしか機能しません」と、ガイザーは言います。そこでガイザーは、ブレードにかかる空気圧だけでハブを制御する、より洗練された、しかしまだ安価な機構を開発し、その結果、風速範囲を広げることに成功しました。
次に、スピードレギュレーターもオーバーホールを行います。これは、発電機への運動入力をより安定させるための機構です。ガイザーによると、「直進性」のある入力は、農場直送のタービンの効率を大きく下げる要因になっていた。高効率のブレードを追加することで、スケールド・エナジーのタービンは同じ風量でも大幅に多くの電力を生み出すことができるのです。
ガイザーは、設置や維持のためのコストも考慮した。農地であれば、重機を使って背の高いマストを建てることができます。しかし、都市部ではそのような余裕はありません。「そこで、折りたたみ式のマストというアイデアが生まれました」とGeiserは言います。「油圧で伸縮するマストで、タービンを昇降させることができるのです。また、従来の支持マストに比べ、メンテナンスの手間もかからず、危険も少ない。"
スケールドエナジーの最先端製品群が間もなく発売されます。最新作の経済学的なテストはどうなっているのでしょうか？
Geiser氏は、フロリダの物価を基準に、10キロワットのタービンで1カ月に約500ドル相当の電力を発電できると試算しています。したがって、ほとんどの購入者は、45,000ドルのシステムの投資収益率（ROI）を、税制優遇措置を除いて7年半以内に十分に確認できます。
"効率性、耐久性、設置のしやすさを向上させたこれらのタービンは、風力を代替エネルギーの有力な供給源としています。"
