この「有線エネルギードローン」は、小さな設置面積で手頃な価格のクリーンエネルギーを生産するのにどのように役立つのか
デビッド・シェーファーは、この技術を凧と呼ぶことに躊躇する。凧と同じコンセプト、つまり軽量の帆または翼と、地面に固定されたフレームをモデルにしているが、実際には凧よりもはるかに複雑な仕組みだ。
シェーファーのグラスファイバーとマイラースキンでできた凧は、地上数百フィートの高さまで8の字を描いて舞い上がり、エネルギーを生み出します。凧の紐は回転ドラムに巻き付いており、回転ドラムは発電機に接続されています。凧がドラムに引っ張られると、発電機が発電します。まるで風の強い午後に子供が凧を手に引っ張る感覚のようです。
しかし、操縦ははるかに難しい。この超スマートな凧には、GPS誘導式の飛行制御装置、ジャイロスコープ、そして舵と昇降舵のフラップを動かすモーターが搭載されており、飛行を誘導して最大限のパワーを生み出す。
「翼に傷を負った鳥を飛ばそうとしているようなものです」と、eWind SolutionsのCEO、シェーファー氏は語った。「風はあちこちに飛び散り、制御するのが難しいのです。」
この凧は、高度500フィート（約150メートル）弱まで上昇するように設計されています（それ以上の高度は連邦航空局（FAA）の規制対象となります）。ドラムを回転させることで、年間最大45,000キロワット時の電力を発電します。これは、40エーカー（約16ヘクタール）の農場、または4～5軒の住宅に電力を供給するのに十分な量です。この装置は地上に設置する面積が小さいです。
シェーファー氏と妻のケイティ氏は6年以上前にeWind Solutions社を設立し、「テザード・エネルギー・ドローン」（TED）とも呼ばれる凧の開発に取り組んでいます。オレゴン州ビーバートンに拠点を置く同社は、これまでに米国農務省やVertueLab、Business Oregon Fundsなどの州政府プログラムから170万ドル近くを調達してきました。さらに40万ドルの自己資金を投入し、先週末にはカリフォルニア州アーバインを訪れ、さらに100万ドルから400万ドルの資金調達を目指しました。
気候変動への懸念が高まるにつれ、炭素を排出しない革新的な発電方法への関心も高まり続けています。空中エネルギーは、到達しにくい上空の風を利用します。上空では、より安定して強い風が吹いています。凧は風と垂直に吹く横風に沿って進み、まるで帆船が風上を横切るように、風速の3～4倍の速度で進みます。
eWindsは、ブドウ園の所有者を含む農家を潜在顧客として検討している。製品の価格は約5万5000ドルを予定している。比較対象として、小型風力タービンは同程度かそれ以上の費用がかかるものの、風を捉える高度が低いため、発電量は通常3分の1にとどまる。凧のメリットとして、地面にタカのような影を作ることで、ブドウやナッツを盗む鳥を追い払う可能性もある。
「これは本当に素晴らしい技術だと思いますし、実現するには挑戦的な技術です」とシェーファー氏は語った。「しかし、地球温暖化についてどう考えるかに関わらず、これは間違いなく大きなビジネスチャンスです。」
凧に夢中になる
8年前、シェーファー氏がゼロックス社のエンジニアリング・ディレクターを務めていた頃、45人のエンジニアを解雇するよう命じられました。それは彼にとって、人生で最も困難な決断の一つでした。翌年、彼は再び同じことを求められましたが、代わりに自主退職を申し出ました。
ちょうどその頃、シェーファーはポピュラーサイエンス誌で空中風力エネルギーに関する短い記事を偶然見つけました。好奇心を掻き立てられたシェーファーは、マイルズ・ロイドが1980年に発表したこの技術に関する白書を発掘しました。その画期的な論文は「横風凧発電」と題され、揚力、抗力、速度に関する方程式が満載されていました。
ゼロックス社と IBM 社で約 30 年間エンジニアとして働いた後、彼はこのアイデアに心を動かされました。
「エンジニアリングと製品開発の経験を活かせる、やりがいのある新しいグリーンエネルギー分野でした」とシェーファー氏は語る。「すっかり夢中になりました。」
シェーファー氏と妻は自宅でeWindを立ち上げ、貯金の一部を投じた。彼らはインキュベーターに参加し、さらに2人の共同創業者を迎え、ポートランド西部のビーバートンに新オフィスを構えた。5人にまで成長したチームは、ホーム・デポで購入したファンを改造して独自の風洞を建設した。凧の試作品はグラスファイバーとマイラースキンで製作し、最終製品はカーボンファイバーで作られる予定だ。
完璧な凧を追求するため、eWind チームは開発の初期段階で約 34 機のドローンを墜落させました。
「本当に落ち込むこともあります」とシェーファー氏は言う。新しい作品を作るのに1週間半、あるいは2週間もかかる。「失敗にとらわれず、前に進むことが私たちの成功の鍵なのです」
空中動力が世界規模で飛行
空中エネルギー分野は米国で注目を集めていますが、ヨーロッパではより大きな支持を得ています。活発な業界団体があり、Ampyx、EnerKite、KitePower、Tingtecなど、40社近くのヨーロッパの企業や大学がこの分野に参入しています。
米国には、空中風力エネルギー事業を展開する企業が5社あり、同分野を支援する大学もほぼ同数存在するようです。中でも特に実績のある企業は、ノースカロライナ州のWindliftと、アルファベット傘下の秘密組織「ムーンショット・ファクトリー」Xに加わったMakaniです。Makaniは最近Xを離れ、現在はGoogleの親会社であるアルファベット傘下の企業となっています。
2006年に設立されたWindliftとMakaniは、eWindとは異なる方法で風力エネルギーを活用しています。オレゴン州に拠点を置くこのスタートアップ企業の凧は小型軽量で、重量は最大15ポンド（約6.7kg）、翼幅は3～3.8メートル（約3～4.6メートル）で、テザーは細身です。この発電方法は、陸地でエネルギーを生成するため「地上発電」と呼ばれています。
マカニとウィンドリフトが使用する技術は「スカイ・ジェネレーション」です。マカニが製造する最大の凧は、全長85フィート（約26メートル）で、これは民間の双発プロペラ機の幅とほぼ同じです。凧の翼には8つの回転ローターが搭載されており、空中で発電した電力は太い電線を通して地上に送られます。この装置は高度1,000フィート（約300メートル）まで上昇し、300世帯分の電力を発電します。
マカニは沿岸地域をターゲット顧客と見ています。今月、同社はノルウェー沿岸でカイト（凧）の自律的な洋上飛行に成功したと発表しました。マカニは石油大手シェルと提携し、カイトを係留するための小型洋上プラットフォームの設計を進めています。
「マカニ社の凧が商品化されれば、風は強く安定しているものの、海底に風力タービンを固定するには水深が深すぎる世界中の海岸沿いに住む何億人もの人々に電力を供給できるようになる可能性がある」とマカニ社のCEO、フォート・フェルカー氏はMediumへの投稿で述べた。
ウィンドリフトのウェブサイトでは、同社の技術を通じて「兵士を支援し、遠隔地での軍事作戦の莫大なコストを削減するという継続的な使命」を掲げており、災害地域、孤立した場所、農地にもサービスを提供している。
eWindは成長を目指し、カリフォルニアに拠点を置く企業の資金調達支援会社iCFO Capitalと提携しました。先週末、シェーファー氏はiCFO主催のイベントで20～25人の投資家にプレゼンテーションを行いました。iCFOのマネージングディレクター、クリス・テッツィ氏は、成功への最大の課題は顧客に新しい技術を理解してもらうことだと述べましたが、eWindのイノベーションと市場の可能性には強い期待を寄せています。
「破壊的技術という点では、まさに私たちの得意分野です」とテッツィーは言った。「まさにゲームチェンジャーとなるアイデアです。」
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