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風力発電




↑風力発電機
風速6.5m/s、広い土地、近くに送電線がある
等の条件が必要である。




1,風力発電とは





風力で発電機を回転させる発電方式

風車はプロペラ形(水平軸式)とダリウス形(垂直軸式)がある。


風力の変動に対応して,

発生した電力は電池にたくわえられてから出力されるのが普通である。


多数の風車を設置して発電を行う場所を

ウィンドファームと呼び,アメリカ・カリフォルニア州で発達。




事業化が容易なため,大規模に実用化され

世界全体の設備容量は5932万kW(2005年末)である。


日本では924基,約93万kW(2004年度)で,青森県,北海道,秋田県などに多い。

クリーンなエネルギーであるが,高コストの克服が課題。


なお,風力発電量が多い国は

ドイツ,アメリカ,デンマーク,スペイン,インドなどである。







2,風力発電のメカニズム  





風の力で風車を回し、

その回転運動を発電機に伝えて電気を起こす。


 風力エネルギーは風を受ける面積と空気の密度と風速の3乗に比例する。


風を受ける面積や空気の密度を一定にすると、


風速が2倍になると風力エネルギーは8倍になる。



この容器を風と捉えると…



E=1/2mv² 

 =1/2ρSvΔt×v²
 
 =1/2ρSv³Δt

仕事率P Pは単位時間あたりのエネルギーEなので、

P=E/Δt

 =1/2ρSv³ → ∝ 




風車は風の吹いてくる方向に向きを変え、 


常に風の力を最大限に受け取れる仕組みになっている。



台風などで風が強すぎるときは、風車が壊れないように可変ピッチが働き、

風を受けても風車が回らないようにするのである。



このように風力発電は、

風の運動エネルギーの約40%を電気エネルギーに変換できるため

効率性にも優れている。  



水平軸型風車(プロペラ型)と垂直軸風車の例を下図に示す。




両風車タイプとも風力のうち、力を利用するタイプと抗力を利用するタイプがある。



揚力型では図表2-3 に示すように、合成速度による揚力を利用して

風車主軸周りのトルクを発生させている。

















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