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(技術士キーワード)風力発電

2022年12月13日

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概要

 風の運動エネルギーを風車によって回転エネルギーに変換し、発電機を回して発電する方式をいいます。

 運動エネルギーは受風面積に比例、風速の3乗に比例します。

構成

 主に、ブレード、増速機、ブレーキ装置、ヨー制御器、発電機、変圧器、風速計で構成されます。

 ブレード:回転羽根、翼。風により回転する。

 増速機:ロー他の回転数を発電機に必要な回転数に増速する歯車装置

 ブレーキ装置:台風・点検時にロータを停止

 発電機:回転エネルギーを電気エネルギーに変換

 ヨー制御器:ロータの向きを風向に追従

 風速計:出力制御、ヨー制御に使用

 変圧器:系統への電圧を変換する

種類

水平軸揚力型

 風の揚力を利用し、風車が地面に対して垂直に回転する風車。

 プロペラ型、多翼型、オランダ型など。

垂直軸揚力型

 風の揚力を利用し、風車が地面に対して水平に回転する風車。

 ダリウス型、ジャイロミル型など。

垂直軸抗力型

 風の抗力を利用し、風車が地面に対して水平に回転する風車。

 S型ロータ型、バドル型など

特徴

 ①発電時にCO2を排出しないクリーンなエネルギーである。

 ②無限の国産エネルギーであり、枯渇する心配がない。

 ③発電量は天候に左右される。

課題、問題点、解決策

安全性の向上

 風車から発生する騒音により人体に影響する。

 解決策は、ブレード断面の改良である。

生態系への配慮

 バードストライクにより、生態系(特の鳥類)の影響する。

 解決策は、渡り鳥の接近をレーダにより探知し、事前に翼を停止させることや、バードストライク防止用のネットを装着することである。

安定した電力供給

 風量変化による発電量の増減が発生する。

 解決策は、スマートグリットによる監視制御、蓄電池による電力貯蔵である。

新技術

羽根のない風力発電

 空気の流れによる渦の力で風力発電機の上部が大きく揺れる。

 内部の下には反発する2枚の磁石が組み込まれており、揺れによって生じる上下の動きで電力を発生させる。

ビル風を利用した発電

 ビルと一体化させることで、ビル風を利用した発電が可能となる。




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