今回もまた地震にまつわる話ですが、話の行き着く先は、先回までとは違って原発の危険性ではありません。今回の話の行き先は風力発電。以前にも取り上げたことがある、風車による「騒音」問題です。
元旦に起きた能登半島地震を新潟側で体験された鳥取大学工学部の香川教授の話が、日本海テレビの記事に載っています。1/10付の記事であり下に示します。
テレビ局のサイトにこのように記事が載るということは、当然同じ内容がテレビのローカルニュースで流されたのでしょうが、残念ながら筆者はそちらの方は見ていませんでした。
「「ここまで大きな地震になるというのは…」専門家の予想を上回った能登半島地震 新潟で自らも強い揺れに見舞われた専門家が解説 得られる教訓とは？」
（１）地震のゆれ方と家屋倒壊の関係
この記事の中で特に注目したのが、この地震でのゆれ方についての部分。
図－１ 能登半島地震でのゆれ方と家屋倒壊の関係（以下、図と表はクリックで拡大）
以下に香川教授がこの図を説明された部分を引用する。
「青色の部分は1秒間に2、3往復くらいの細かい揺れ。木造家屋が揺れて崩れやすい状態になります。耐震改修すればこの影響は少なく抑えられます。
赤色の部分は1秒から2秒かけて1往復するくらいの、ゆったりした揺れです。青色で崩れかかって強度が下がってしまった家が更なる揺れを受け倒壊する、と考えられます。今回の能登半島地震で震度6強を観測した石川県穴水町のデータですが、特徴的なのが弱った住宅にとどめを刺すような赤色の揺れが非常に大きいことです。」
「石川県では17年前に震度6強、30年前にも震度5と大きな地震を経験していて、香川教授によると『少しずつ住宅が弱まっていって、今回の揺れで一気に倒壊した』と考えられるということです。丈夫な住宅でも複数回の揺れには耐えられないというデータもあります。」
他の地震の周期分布も探してみて、同様の図が載っている記事を見つけた。この記事の中の、2011/3/11発生の東日本大震災(東北地方太平洋沖地震)と1995/1/17に発生した阪神淡路大震災(兵庫県南部地震)における各地のゆれ方の周期分布を下に示す。
図－２ 東日本大震災と阪神淡路大震災における各地のゆれ方の周期分布
この図の横軸は図－１と同じく振動の周期であり、阪神淡路大震災では図－１の能登半島地震と同様に周期が1～2秒の付近にゆれのピークがある。一方、東日本大震災では図－１の青色の部分、0.3秒付近にピークがある。
阪神淡路では神戸市内の木造住宅の多くが倒壊したのに対して、東日本大震災では倒壊家屋はわずかだったが、このゆれ対周期でのビークの差が家屋倒壊発生の差に大きく影響していることは間違いないだろう。
図－２を引用したサイトには各種建築物が持つ固有振動数（共振周波数ともいう）の範囲を示す図もあるので、それも下に示しておこう。この図でも横軸は振動の周期を示す。
図－３ 各種建築物の固有周期の範囲
木造住宅や学校など、比較的低層の建物は周期が0.5秒以下に収まっている。ただし、これらの建物が老朽化したり、何度かこの固有振動数に近い地震で揺さぶられて各部材の間の接続強度が弱くなった場合には、その固有振動数は図－１の赤色の部分に移行して次の地震で倒壊する可能性が高まることになる。
また高い建物ほど固有振動数は低くなる。つまり、高い建物ほど、より長い周期で大きくゆれやすい。高層ビルが地震の時にゆっくりとした周期で大きくゆれるのはこのためである。
次のサイトでは、高さの違う二つの建物について、そのゆれ方の違いを比較する動画を見ることができる。
「地震と建物の共振」
次に、固有振動数（共振周波数）がどのように決まるのかを、簡単なモデルをもとに見ておこう。
建物の部材を構成する木材、金属、コンクリート等も、それが破壊するほどまで圧力をかけない範囲では一種のバネと見なすことができて、圧力に比例してその量は小さいものの伸び縮みする（弾性変形）。対して、部材が壊れるほどまでに力を加えた場合は「塑性変形」が起こったと言う。
次の図は壁に固定されたバネの先端におもりがついた振動系を示す。おもりは平面の上に沿って振動できるものとし、平面とおもりの間の摩擦は無視する。
壁を取り去って、これと全く同じ振動系がこのバネの左側にあって左右対称になるように互いに接続されていると想定すれば、建物の簡単なモデルと見なすことができる。
図－４ 簡単な振動系
この図の中の「バネ定数 ｋ」はバネの強さを表す値であり、ｋに比例してバねがおもりに及ぼす力は強くなる。mはおもりの質量。この振動系の固有振動数は図中の式にあるように、ｋ／ｍの平方根に比例する。
おもりの重さはそのままで、バネを形づくっている鋼線を同一の材質でもっと太い鋼線に替えれば、バネの強さはさらに強くなりkの値も上がる。それによってこの振動系が持つ固有振動数は高くなり、振動の周期は短くなることになる。逆に弱いバネに取り換えれば、kの値が小さくなり、固有振動数は低い値となってその周期は長くなる。
家屋が何度も地震で揺さぶられると、柱や壁など、その構成部材間の接続強度はしだいに低くなってくる。家全体をバネに例えれば、そのバネ定数は低下して共振周波数は下がり、固有周期は長くなる。 図－１の所で説明された固有周期の青色から赤色ゾーンへの移行は、具体的にはこのような過程を経るとものとして理解することができる。
老朽化などで赤色ゾーンに移行してしまった家であっても、耐震金具等で要所を補強することで、完全にもとに戻せるとは言えないまでも、再び青色ゾーンに近い所まで回復させることはできるだろう。
（２）家屋の固有振動と風車による「騒音？」被害の関係
三年近く前、筆者は当ブログで風車の低周波騒音による健康被害について論じた。当時下した結論は、風車が発生させる低周波音波の振動数と近隣の家屋の持つ固有振動数が一致し、風車から家屋に振動エネルギーを連続的に供給したことで家屋が大きく振動した結果、居住者に健康被害を引き起こしたのだろうというものであった。
「鳥取市の大規模風力発電事業の問題点（４）－風車の超低周波騒音による健康被害の原因－」
今回、地震による家屋倒壊現象についてより詳しく知ったことで、この記事での結論の信頼性がより高まったと感じている。具体的に見ていこう。
表－１ 計画中の「(仮称) 鳥取風力発電事業」で予定されている4500kW風車の仕様
上の表は、現在、鳥取市南部の中山間地で外資系の事業者によって計画されている大規模風力発電所で採用される予定の4500kW級風車の仕様である。（2018年2月付 「(仮称) 鳥取風力発電事業 環境影響評価方法書」による）
この表の中で注目すべきは「定格回転数 15～19rpm」の項目である。これは、この風車の定格出力4500kWは風車がこの回転数の範囲で回っている時に生み出されるということを意味している。運転時間の中の多くにおいて、風車はこの回転数の付近で回っていると想定してよいだろう。
現在、風力発電に採用されている風車の大半が回転軸が水平で三枚羽根の構造となっている。この構造の風車の発する音波の多くが、羽根が支柱前を通過する時に支柱との間の空気を圧縮することで生み出される。従って、その音波の大部分が風車回転数の三倍の振動数の基本周波数、及びその高調波から成っていると考えてよいだろう。
従って、表－１の風車が定格出力で回っている時に発生する音波の基本周波数は、定格周波数の三倍の45～57rpmとなる。これで1分=60秒を割れば、その周期は1.05～1.33秒となる。
この周波数範囲は、図－１で示した赤色ゾーン「共振で倒れかかった家が倒壊するゆれ」の中に含まれている。実際には、地震の振動が地盤を経由して伝わるのに対して、音波は空中を経由して伝わるからそのエネルギー強度は地震よりもはるかに弱く家屋が倒壊するまでには至らない。しかし、弱い音波でも、家屋の固有振動数に一致して繰り返し押し引きを続けていれば、かなり大きな揺れになるであろうことは、以前書いた記事の中でブランコを例として説明したとおりである。
日本各地で発生した風車による健康被害については、筆者が三年近く前に書いた次の記事の中で十件の事例を紹介している。
「鳥取市の大規模風力発電事業の問題点（５）－全国各地の風車による健康被害の実例－」
この計十件の健康被害者の大半が睡眠被害を訴えている。要するに、家の中にいる時に特に被害を感じているのである。事例(4)では、対策として「事業者が自宅の窓を二重サッシにしたが効果なし」とあるが、家全体が揺れているのだから、窓だけ対策しても効果がないのは当然なのである。 また十件の事例中四件では、被害者が明確に「家の振動」を訴えている。
なお、この十件の事例の大半が、風力発電所の建設が一種のブームであった2000年代初頭から2010年頃にかけて設置されているが、当時の主力は出力1500kW程度であり、現在の地上風力発電設置計画の主流である4000kW級よりは一回り小さい。しかし、調べてみたら定格回転数の範囲は現在と似たようなものであった。
その一例を挙げれば、2007年に琴浦町内に設置され、2020年にブレード破損の事故を起こしたGE製の風車の定格回転数は11～20rpmとなっていた。下にこの事故に関する資料を示しておこう。
この風車から出る音波の基本周波数の周期は1.0～1.82秒となり、やはり図－１の赤色のゾーンに入っている。なお、この事故の発生原因については、事故発生してから五か月後の時点で、ブレード（羽根）先端部の製造時の欠陥によるとものと確定したようだ。
「東伯風力発電所 4号機ブレード折損事故について」
家屋の固有振動数の実測例として、上述の以前の当ブログの記事、「鳥取市の大規模風力発電事業の問題点（４）－風車の超低周波騒音による健康被害の原因－」の中に含めたデータも示しておこう。
下の図はその測定例だが、横軸が周期ではなくて周波数になっている。家屋の振動のビーク8Hzを周期に換算すると0.125秒となる。
図－５ 新築木造住宅の共振周波数分布
この値は図－３に示された木造住宅の固有周期範囲の0.1～0.5秒の中でも短い方に位置する。その理由は図－６に示すように、このデータを取った木造家屋が新築直後の住宅であったためだろう。
図－６ 図－５の新築木造住宅の外観
新築直後には家の各部材がしっかりと固定されて互いに強く結びついているが、時間がたつとともにお互いの間の結びつきが弱まってくる。いわゆる老朽化であり、それにつれて固有周期もどんどん長くなる。
老朽化して各部材の結合が弱くなった所に、その固有振動と一致するピークを持つ地震（阪神神戸大震災や今回の能登半島地震のような直下型地震）がやって来れば、家はあっという間に崩壊してしまうのだろう。
三年前、風車から発生する音波の周期に比べて図－３の木造住宅の固有周期がかなり短いことを疑問に感じていたが、今回、最初に示した図－１を見たことで、ようやくその疑問が解消できた。
以上のように考えると、風車から等距離にあっても、古い木造住宅の中では振動がひどくて寝ていられないが、鉄筋コンクリートの住宅や、木造でも新築であれば中の住民は振動をほとんど感じずに安眠できるということが実際に起こっていると考えられる。もちろん、近所に風車が建ったために被害を被った古い木造住宅の住民自身には全く責任はない。
責任が問われなければならないのは、あえて住宅に近い所に風車を建てた事業者である。彼らには既に発生している健康被害者に対する賠償責任があることも明白である。
さらに健康被害の真の原因が住宅の低周波振動であったのに、ことさらに「騒音」問題にすり替えて健康被害を矮小化し被害者の訴えを無視し続けてきた環境省の責任も極めて大きい。
日大の町田信夫教授なども、全国各地で講演会を開いては「風力発電による健康被害はたいしたことはない」とその安全性を盛んに宣伝して来たらしい。カネと権力を持つ側に常に味方する典型的な「御用学者」の一人であると言わざるを得ない。
下に同氏の講演資料の一例を載せておこう。同氏はこの中で、「風車騒音が人の健康に直接的に影響を及ぼす可能性は低いと考えられる。」、「風力発電施設から発生する超低周波音・低周波音と健康影響については，明らかな関連を示す知見は確認できない。」との結論を下し、風車が原因の健康被害をほぼ否定してしまっている。
（３）風力発電による「振動」被害にあわないためには
ここまで論じて来たことを元に、我々が今後このような被害にあわないためには、また現実に被害を受け続けている場合にはどうしたらよいのか、その問題を考えてみたい。その前に、言葉の使い方に注意しておきたい。この種の健康被害については、従来は風力発電による「騒音」問題と呼ばれて来たが、これは明らかに「振動」問題である。
人間の可聴周波数の範囲は20Hz～20kHzと言われている。「騒音」という言葉をいったん使ってしまえば、「20Hz以上での音波を測定しましたが、騒音の環境基準値を下回っているので問題はありません」と言われて健康被害は無視されてしまう。これが今までの被害者が体験して来た典型的なパターンである。
今後は「風力発電から来る低周波振動による健康被害」として、この問題があらためて問い直されなければならない。この記事のタイトルに「騒音？」という文字を入れたのも、それが理由である。
具体的に、どのようにしたらこの種の健康被害にあわなくて済むのだろうか。
既に風車によると推測される健康被害を受けている場合には、まずは実際に風車の稼働に連動して自宅が振動していることを示すデータを取得する必要がある。一例でもそのような確認例が出てくれば、今後は地上での風力発電所の建設を見合わせる事業者も増えるだろう。
以下、筆者が考えた家屋振動の測定手順を示す。測定器さえ確保できれば、測定自体にはたいした時間はかからない。
① 振動計をレンタル会社から借りる。「振動計＋レンタル」で検索すれば、提供してくれる会社は多数ある。
振動計の大半が測定周波数範囲が1Hz以上だが、風車の基本周波数は1Hz以下だから、測定周波数0.1kHz以上のものが必要である。このようなタイプのものは少数だが、レンタル費用は一か月間借りても数万円程度で済むようだ。より短期のレンタルにも対応してくれる会社が大半。
少し調べてみた限りでは、例えば、次の機種の組み合わせで0.1Hz以上の測定が可能なようだ。「リオン製 振動計VM-83＋同社製 サーボ加速度計LS-10C」
② 風車が稼働中に不快に感じる時、または明らかに自宅が振動していると感じる時に、レンタルした振動計で自宅内の数か所（床、主な柱、壁など）を測定する。
③ 自宅内での振動測定と同時に、ビデオ等で風車が回転している様子を撮影しておくことを推奨したい。
風車の羽根が支柱を横切る時間間隔から、同時に風車から発生している音波の基本周波数を推定できる。風車と自宅の振動の周波数が一致していれば、自宅の振動が風車によるものであることの証明になる。
どの程度の振動であれば健康被害として訴えることができるのかはまだ調べてみてはいないが、振動の程度が明らかに睡眠妨害を引き起こすとされるレベルであれば、訴訟して裁判に勝つことも可能だろう。そのあたりの調査が今後の課題。
（４）再生エネルギーの今後
これまでに何度も書いて来たが、あらためて言っておきたい。
日本のように山地が多く数少ない平地に人口が密集している国では、上に見て来たように住民に健康被害を与えかねない風力発電は不適である。人の住んでいない山地に建てればよいではないかという人もいるだろうが、日本の山は急峻であり、温暖化で集中豪雨も年々増える一方である。山に道路を作り森の木を切れば、保水力が失われて水害が増加することになる。地上の風力発電所を今以上に増やすことはもはや無理だろう。
政府はこれからは洋上発電を大いに推進すると言っているが、2022年11月の当ブログでの三回連続の記事に既に書いたように、日本周辺の海上は北欧・西欧に比べて風量が劣る上に、浅い海が少ないので高コストの浮体式に頼るしかない。また、主要部材の大半が欧州からの輸入であるために、最近の円安でさらにコスト高になっている。
2022年に三エリアでの着床式洋上風力事業を超安値で落札した三菱商事などの企業連合も、今頃は頭を抱えていることだろう。今後、洋上風力を推進するためには電力料金の大幅値上げが不可欠だが、そんな計画を口にしただけでも与党は政権を失いかねない。日本の洋上風力も、地上風力と同様に既に八方ふさがりの状況と見てよいだろう。
では、日本は再生エネルギーの中では何に注力すべきなのか。二年前の記事では、日本発の技術であるペロブスカイト太陽発電に大きな投資をして育成を急ぐべきだと書いたが、最近になってようやく関係記事が増えて来た。
この新型の太陽電池の基本特許を押さえられなかったのは残念だが、今からの投資でもまだ遅くはない。欧州から風車を買ってさらに貿易赤字を増やすよりも、自前の技術を育てて海外に輸出するべきだ。今までは都会の高層ビルは地方で発電した電力を消費するだけの存在でしかなかったが、この技術ならビルの壁や窓を利用して発電することができる。エネルギーの地産地消を実現できるのである。
しかし、ペロブスカイト太陽発電だけで国内の電力需要がまかなえるわけでもない。省エネをさらに進めると共に、他の再生エネルギーの芽も育てなければならない。ペロブスカイトのような画期的なアイデアに期待したい。
他の国に比べれば、日本にはいわゆるオタクが多いと思う。オタク、イコール、マンガやアニメ、クルマなどに夢中になる青年・中年層だけとは限らない。研究者や技術開発者も、その行動形態をみれば判るように、立派なオタクの一変種なのである。メシを食うのも眠るのも忘れて研究や開発に熱中するような人間でなければ、新しいものは生みだせない。
中国や韓国の研究者は、当面はカネにならないとわかったら、さっさと見切りをつけて別の研究テーマに移ってしまうタイプが大半なのである。日本の多くの研究者のように、カネになるかどうかもよく判らないテーマに長年コツコツと取り組んでいるタイプには、めったにお目にかかれない。
問題はその先にある。せっかく生まれたアイデアを理解して評価する能力があり、かつ、これはと思う案件への大きな投資を決断できるリーダーが今の日本にはごくわずかしかいないのである。
政治家も役人も大企業の幹部も、みな目先の失点を恐れて大きな決断を先送りするばかりである。彼らには、自分の任期中は何事もなく無事に定年を迎えて退職金をガッポリ受け取るか、自分の子どもに自分の跡をつがせることにしか興味がないように見える。
原発も風力発電も、結局は、日本の地理的条件を無視した欧米のサルマネでしかなかった。特に原発については、これからその後始末に苦しむことになるだろう。その後始末は、今まで熱心に推進して来た業界だけの責任でやってもらいたい。くれぐれも、その負担を我々国民に押し付けないで欲しい。
／Ｐ太拝
