風力発電の仕組みと風車の構造

風力発電の仕組みと風車の構造

今回は風力タービンの仕組みについて紹介します。

相変わらず構造を立体的に理解できる良い映像となっています。

日本語は・・・どうせお金を払うなら専門の人に訳してもらえば

と思うのですが、高いのでしょう。仕方ありませんね。

風力タービンの仕組みとは?

管理人の補足説明

ギアボックスについて

風車は、外から見てもわかるとおり回転数はかなり低くなっています。

そのため、いわゆる増速機を介して発電機と接続します。

図中で、”ギアボックス”と記載されている部分です。

また、近年はギアボックスが不要となる、”ダイレクトドライブ方式”

が主流となっているようです。

(可変速で直接同期発電機に接続、電力変換器へ)

ちなみに風力発電事業から撤退したMHIは油が大好きなので(冗談)

油圧ドライブ方式を採用していたようです。

(洋上風力事業にMHIVestasとして関わっています。)

以下は参考リンクです。簡単にですが、記載があります。

風力発電 | Gate Drivers
風力発電システムは多くの国で、現在のエネルギー生成インフラの重要な基幹となっています。使用されている実際のコンバータ技術に応じて、これらの風力発電システムには、次のサブシステムが 1 つ以上含まれています。 機器側のコンバータ 回路側のコンバータ DC リンク ブレーキ チョッパ クロウバー 次の図に、最も一般的な 2...

カットアウト風速について

動画では”カットオフ”と記載されていますが、

一般に”カットアウト風速”と呼ばれています。

詳細は、以下の図5を読めばよくわかるでしょう。

風力発電システム | 音声付き電気技術解説講座 | 公益社団法人 日本電気技術者協会
公益社団法人 電気技術者協会 本部が運営している、音声付き電気技術解説講座です。電気技術者の技術力と資質の向上をサポートします。
  • カットイン風速:発電開始
  • 定格風速:定格出力
  • カットアウト風速:強風による発電停止

というイメージです。

ちなみに、「定格風速より風速が大きい場合、エネルギーはどこへ?」

という疑問が生じることでしょう。この疑問については

ピッチ制御もしくはストール制御について理解すれば解消されます。

  • ピッチ制御:ブレードの角度を変化させて風を一部受け流す
  • ストール制御:一定風速以上で損失が増すブレード構造

という制御です。

電験に出やすい風力の問題

やや重複しますが、電験によく出る風力の知識を説明します。

  • カットイン風速:発電開始
  • カットアウト風速:強風による発電停止
  • 出力:風速の3乗に比例

またしても雑な絵で申し訳ありませんが、

速度エネルギーの質量の部分が、単位時間に風車を通過する風量、

つまり速度に比例するため3乗になります。

ちょっと考えれば分かる話ですね。覚えるほどではありません。

3乗の威力

これは余談です。

3乗と聞いても「ふーん」と思う人もいるかもしれません。

普段、電験の問題を解く上では特に意識する数字ではありません。

しかし、実際に風力発電を行うとするとこれはかなり効くはずです。

例えば「平均風速6m/s」と「平均風速6.2m/s」の地点を考えます。

ぱっと見では「風速1m/sの差ってそんな大きくないのかな?」

と思うかもしれませんが、それぞれを3乗してみてください。

出力はなんと1.1倍にもなります。これが3乗の威力です。

以上、余談でした。

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