風力発電の仕組みについて。

風力発電 は、風力でブレード(回転羽根)を回し、発電機を使って、運動エネルギー(回転)を、電気エネルギーに変換するシステムです。

風力は無尽蔵で、世界中どこでもタダで手に入るエネルギー源です。

風は太陽光が地球を暖める際の温度差や、気圧の変化、地球の自転などが、複雑に関係して起こります。

風力発電機のブレードには、回転軸が取り付けられています。ブレードが回転すると、回転軸も回ります。

そして回転軸が発電機を動かし、発電することができます。風力発電では、エネルギーの変換効率が、約40%だと言われています。

回転軸と発電機の間に増速機(歯車)を入れると、ブレードが回転軸に伝えた回転数を増速して、発電機に伝えることができます。

効率よく発電するために、可変ピッチでブレードの角度を調整します。角度を変えることで、受ける風の量を、最適な状態に調整することができます。

逆に風が強すぎる場合は、可変ピッチでブレードの角度を変えて、回転しないようにもできます。

また、ヨー駆動装置(コントロールシステム)で、風車を常に風上の方向へ向けることができます。

台風や突風などの強風対策としては、風力発電機が壊れないように、ブレーキ装置が取り付けられています。

必要に応じて、ブレーキ装置でブレードを停止させることができます。メンテナンスの時にもブレーキ装置が使われます。

風力は面積と空気密度が同じなら、風速の3乗に比例して強くなります。単純に計算すると、風速が2倍になれば、その3乗なので、8倍のエネルギーが得られます。
2 × 2 × 2 = 8倍

つまり、大きな面積のブレードで風を受け、風速がはやければ、大きな運動エネルギーを得ることができます。すると発電量が多くなります。

そのため、風力発電機が大きくなるほど、発電コストは安くなります。最近では風車の大型化が進んでいます。

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