自然エネルギーとは、再生可能エネルギーとも呼ばれ、資源が非枯渇性の自然現象から得られるエネルギーのことです。環境汚染物質を排出する従来の化石燃料と比べ、無尽蔵でよりクリーンなエネルギー資源ともみなされています。

最近の環境への関心から、自然エネルギーである風力発電をCMなどでよく見かけます。風力エネルギーは、無尽蔵 でクリーンな自然エネルギーのひとつで、化石燃料問題の解決が期待されています。しかし不規則でエネルギー密度が小さいため、効率よく風を受けることが重 要となります。
メカニズムとしては、まず太陽エネルギーにより空気が動き風となります。風(風力エネルギー)は風車のブレード(羽根)を回転させて、歯車により機 械エネルギーに変換します。この機械エネルギーは、主に発電機により電気エネルギーに変換して利用されますが、熱エネルギーに変換して温室や加熱に、また 機械エネルギーのまま揚水や製粉などにも利用されます。

風車は常に最大出力で発電できるわけではなく、一年を通しての設備利用率は風況の比較的良い場所でも、定格出力の30％程度の発電量といわれています。また、風力エネルギーを変換する際にも各種損失があり、獲得できる電気エネルギーは30％程度となります。そのため、風車の選定にあたっては、風況と風車の特性を理解して検討を行う必要があります。

小型風車とは、風車の直径が7ｍ以下(出力規模が20kW以下)の風車のことです。小型風車には、より風車直径が小さいミニ風車やマイクロ風車も含まれます。同じ自然エネルギーの利用に太陽電池がありますが、さわやかな風を受けて回転する風車には環境へのシンボルとしての役割も果たしています。また小規模風力発電の設置には、地球温暖化対策の一環として公的な補助金による促進がなされていることもあり、今後さらに導入が活発化されるでしょう。

風車は、風速の３乗および風車の直径の２乗に風車出力が比例しますので、受ける風速により得られる力は大きく変動します。特に、風車が小さい小型風力発電では、弱い風でも効率よく変換することが重要になります。また風速の少ない都市部やマイクロ風車では実用的に充分な出力を得られないことから、モニュメントとしての役割や太陽電池との併用によって、効果を補完しています。

現在、発電目的の風車としては、最も大型化が可能で出力の大きいプロペラ型水平軸風車が主力となっています。その他にも、風向きを選ばずに発電を行う垂直 軸タイプの風車や、モニュメント的に小規模な照明機器に点灯するなどのデザイン重視型の風車があります。作動原理の違いとしてはプロペラ型のように翼の揚 力を利用して高速回転を得る揚力型風車や、風の翼を押す力で低速回転する抗力型風車、機能向上のために翼の角度を制御して最適な揚力を得るピッチ制御式風 車など、風況・コスト・目的・構造の違いにより様々な風車の形式があります。

高さが20m以上もある中・大型風車が電力インフラの供給を目的としているのに対して、小型風車は独立電源の確保に加えて、環境対策や宣伝効果などの目的も兼ねて設置されています。また、立地や風況などの条件が緩やかでメーカや代理店も多いため、個人や団体などで比較的容易に導入されています。
小型風車は独立してエネルギーを得られることから、無線中継基地や山小屋、船舶、農牧地の灌漑や揚水、そして都市部では非常電源や街灯、公園、個人宅での使用などの用途として設置されています。また人目をひくことからモニュメントやアメニティ、そしてマイクロ風車では、研究開発用や風力啓発教材用などに利用されています。

小型風車は比較的容易に導入されていますが、年間平均風速によるとはいえ経済性だけでみれば、既存の電力価格よりもコストが高くなることが多いのが現状です。しかし小型風車を導入する目的には、環境に優しいエネルギーの導入、エネルギー源が無尽蔵、独立エネルギーの確保、また宣伝・和み効果など優れた点が多く挙げられ、不規則性や高効率のエネルギー回収が進めばより実用的なエネルギー源となります。