発電の仕組みとしては、単純な構造を有している”風力発電”。

「風力発電」の仕組みは実に簡単。「風の動き(風エネルギー)」を直接的に 「機械的な動き(風車)」に変換することによって、発電機を稼動させ発電する仕組みです。 ただ、実際には”効率的な発電”を考える必要性があるため、”風車の形状””風車のサイズ”など に様々工夫が施されているのです。

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”風力発電”において、「電力量」を考えたときに重要な要素となるのが「風車のサイズ」 です。風車サイズと電力量は比例関係にあるもの。簡単に言えば、大電力を創出するためには”大きな 風車”が必要となるということです。

また風力発電は、とてもクリーンな発電方式と考えられています。 「風力」というのは、【風】エネルギーですので、風車を回して「機械的に発電」を行う仕組みというのは、 【風】エネルギーの特性を上手く活用している方法といえそうです。

ここでは、”風力発電”を理解する上で、「風車の構造・種類」及び「風力発電のメリットとデメリット」 に関する情報をご紹介したいと思います。
風力発電の仕組みの特集はこちら。


”風力発電開発”と肝となるのが「風車のデザイン」。

”風力発電の開発・研究”といえば、「風車のデザイン」開発・研究が大半を占めていることとなります。 ”風車デザイン”によって、発電効率や環境への影響が大きく異なってくるからです。 ここでは、現在までに考えられてきた、各種”風車デザイン”をご紹介いたします。

”風力発電”の種類・分類。「風車形状」による分類。
風力発電の種類といえば「風車のプロペラ形状」による分類があります。形状によって、 大きな発電に適しているものから、小型の発電に適しているものまで、その用途が異なって くるのが特徴です。大まかに代表的なもので分類すると下記の6種類程度に分けることができそうです。

●プロペラ型(2枚翼・3枚翼・多翼型)
・大規模発電に適した代表的な形状です。
●オランダ型
・こちらはオランダの伝統的な風力発電にて用いられてきた形状。十字型の特徴有る風車形状です。
●ダリウス型
・小規模発電向き。垂直形状の風車で、「泡だて器」に似た形状です。
●ジャイロミル型
・小規模発電向き。垂直形状で縦に4枚の翼が付いているタイプです。
●サポニウス型
・小規模発電向き。筒型の形状で上から見たときに渦巻きのような羽を持ったタイプです。
●クロスフロー型
・小規模発電向き。こちらも筒型ですが、多翼を持ったタイプで、掃除機のファンに似た形状を持っています。
”風力発電”のメリット要素
”風力発電”に関するメリット及び今後期待できる要素について、代表的な要素 をピックアップすると下記のような要素があります。

●枯渇することの無いエネルギー源
資源といっても「風エネルギー」はそもそも 【動き】のエネルギーのことを表しています。ゆえに、資源は有形なものではありません。 無限の存在といえるのではないでしょうか。

●CO2の発生が無い。
発電の仕組み上、CO2の発生がありません。発電機そのものを 製造する段階ではもちろんCO2の発生がありますが、基本的には地球温暖化を促進する 要因とはならない発電方式といえそうです。

●高い発電効率
自然エネルギーを活用した発電方式の場合は「発電効率」が低いものが多い のが現状です。風力発電の場合は、「風が有しているエネルギー」に対して、との程度の割合 で電気エネルギーとして抽出できるか・・という視点で発電効率を考えることができます。 この場合、約40%の発電効率となりますので、現時点では他の発電方式と比較しても、高い効率の発電方式といえそうです。
”風力発電”のデメリット要素
もちろん風力発電にもデメリットが存在しています。まだ、未知なるデメリット の要素も存在している可能性は十分あるわけです。常に、開発と研究の過程においては、 デメリットとして何が存在しているのか・・も同時に検証していくことが大切な要素と考えます。

●低周波の発生大型の風車による発電システムの場合、問題となっていることに「低周波」の発生があります。 この「低周波」によって、どんな影響があるのか・・はまだまだ未解明な部分がありますが、 少なくとも人体にとって「不快さ」を感じさせたり、実際に具合が悪くなったりといった実例 も存在しているのは事実です。 この「低周波」の影響範囲は、風車から約3キロ圏内といわれています。もちろん周辺環境に よっては、この数字は前後することでしょう。そういう意味で、一番注意しておかなければいけ ない要素が「風車の設置位置」ということになりそうです。どこにでも・・安易に設置してよいもの ・・というわけにはいかないのが「風力発電」であることはしっかりと認識しておきたいところです。

●強風への対応風力発電の技術的なポイントとして「強風への対応」があげられます。 風力で風車を動かす場合、当然ですが「風が弱い」と発電できない状態となります。 この場合「プロペラ形状」を工夫することによって弱い風力のときでも発電が可能と することができるか・・が研究のポイントとなっているわけですが・・ 実は同時に「強風時」にも発電が可能となるかどうかが、今後の技術開発のもう1つ の課題となっているのです。「台風」のような強い風エネルギーから、発電が可能に なるならばそのエネルギー効率から考えて大きな電力を生み出せる可能性が高まるわけ ですが・・現状は強風時には発電を止める必要があるのです。

基準としては「風速25m/s」が存在していて、それ以上強い風となった時は安全上発電 をストップさせるのです。外国ではすでに「風速40m/s」でも発電可能という風車システム も開発されているようですが・・風は一種の生き物のような存在。その力は平均的には 「風速15m」という状況下であっても、局所的に・・瞬間的に風速50mを記録してしまう ・・なんてことも多々あるわけです。実際に外国だけでなく、技術力の高い日本においても、 「風車」が強風で倒れたり・・壊れたりということが発生しています。やはり瞬間的な強風も 考慮した上での技術構築が望まれるところです。

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