sannigoのアラ還日記

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夏空に似合う風力発電って?仕組みや大きさ、羽の数やスピードなど

こんにちはsannigo(さんご)です。いつもありがとうございます。

東海地方もやっと17日に梅雨明けして、昨日からの青空に浮かぶ雲はモコモコでまさに夏到来!という雲です。

 

今年の梅雨入りが5月16日とかなり早かった事もあって、梅雨の期間は約2ヶ月間とやや長めだった気がします。

 

そのせいか、この梅雨明けがやたらと嬉しくて布団干しはもちろんカバーやシーツ類に4ヶ所の窓のカーテンもすべて洗濯、更に掃除と気分爽快な週末を過ごしたせいか筋肉痛がひどいのがツライ。

 

梅雨明けしたらさっそく海を眺めにでかけたい気分に!居住地の海岸線は風力発電の塔も含めて海の景色って感じるほど数が多いのですが、皆さんのお住まいはいかがでしょう?

 

今回は、この風力発電にスポットを当てて疑問に感じることをまるごと解決していきたいと考えています。

 

では、さっそくあの風力発電はどうやって風の力を電力に変えているのでしょう?から始めます。

 

夏空に似合う風力発電って?仕組みや大きさ、羽の数やスピードなど[写真AC]

 

 

風力発電の仕組み

 

あの風力発電塔を見て、こいつ扇風機に似ているな!と感じたのは、決してわたしだけではないはず。

 

扇風機を大きくしたようなあの風力発電機の羽根の部分を「ブレード」と呼ぶそうで、風が当たるとこのブレードが回転して、その回転が「動力伝達軸」を通じて「ナセル」と呼ばれる装置に伝わります。

 

ナセルの中の「増速機」という機械が、ギアを使って回転数を増やして、回転速度を速め、その回転を「発電機」で電気に変換しているのです。

 

発電された電気は「塔体」の中を通って「トランス(変圧器)」で昇圧され、送電線(または配電線)を通って届けられます。

 

ちなみに「ナセル」の中には「ブレーキ装置」も付いていて、台風や点検の時には、危険なのでブレードの回転を止めることができます。あのバカでかい塔の高さはどのくらいに見えますか?

 

風力発電機の大きさは?

 

風力発電機の高さは、地上に建設される場合で高いものでは100m以上になるものもあるそうです。

 

100m以上ということは、30階建てビルくらいの高さになるほど高いのですが、実は風を受ける位置が高いほど、風力発電機は上空の強い風を受けることができるため、発電効率も上がるとのこと。

 

浜松でいうとアクトタワーが地上45階建てで最後部の高さが212.77mと言いますから、約半分くらいの高さがあるということになります。

 

「ブレード」の大きさは?

 

羽の部分「ブレード」の直径がおよそ74mだそうです。

 

これは24階建てマンションくらいの大きさですと!24階建てマンションが3枚の羽になってぐるぐる回っいると考えるとめっちゃ怖くないですか?

 

「ブレードが落下した」なんてことは過去にないのかしら?

 

風力発電の羽の回るスピードはどのくらい?

 

遠くから発電機を眺めると、あの羽根は割とゆっくりと回っているような印象をもちますが、実はブレードの先端の速度は時速200キロ以上になるそうです。

 

いやいや、これはもし人や鳥や動物がぶつかったら即死するレベルですよね。

 

いつも景色として眺めているおしゃれな風力発電と実際発電するために作られた発電機のギャップに驚きます。

 

風力発電機ってどのくらい発電できる?

 

風力発電のメリットは、一定の風速があれば、昼夜を問わず電力を生み出してくれることですが、逆に風が吹かないとき、風が弱すぎるとき、さらに台風などで風が強すぎて危険なときも発電することができないことがデメリットです。

 

どんな場所に設置されている風力発電機も、風は吹いたり吹かなかったり、風の強さもマチマチなので毎日同じ量の電力を発電できるわけではないそうです。

 

なので、発電できる量には制限があってたとえば設備利用率(発電設備の定格出力に対する年間通じた発電量の割合)が20%の場合なら、発電機1機あたり、年間約293万kWhの電力を生み出し、一般家庭およそ813世帯分が利用する年間使用電力をまかなうことができるとのこと。

 

ただし、火力発電や原子力発電と比べると燃料を必要とせず、排気ガスやCO2、燃えかす、使用済み燃料の処理なども発生しないのが一番のメリット

 

地球上のすべての生き物にかかわる『SDGs』で未来を変えていくためには、発電量は少なくても、地球環境にやさしい安全でクリーンなエネルギーとして風力発電がもっと増えていくのではないでしょうか?

 

どんな場所に風力発電は多い?

 

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居住地の近くの海岸線にある風力発電の写真[自身で撮影]

 

日本では、風力発電所は北海道や東北、九州に多く海沿いや山に植えなどに設置されていることが多いようです。

 

最近は、もっとも風況が安定していて巨大な風車が建設できる「洋上での風力発電」が注目をあびて開発も進んでいるそうです。

 

なにしろ、洋上風力発電用の発電機だと、180mを超える発電機もつくられているとのこと。

 

参照元:風力発電のしくみ | みるみるわかるEnergy | SBエナジー

 

ブレードが3枚なのはなぜ?なぜあの幅?

 

我が家の大特価の扇風機の羽は5枚、シーズン末の処分セールで購入したサーキュレーターは3枚。

 

風力発電機の羽は3枚。何かしら理由があって決まっているのかしら?

 

愛読している中日新聞によると、東京大学先端科学技術研究センターの飯田誠特任准教授が「性能面では枚数や回転数の合わせた設計が可能ですが、いろいろな条件を考え合わせ、細長い3枚のブレードが選ばれる場合が多い」と説明しています。

 

たとえば

 

◯ブレードの幅を広くして風を受ける面積を増やす
   ⇓
重くなり、風に対する反応が鈍るし、風車全体をより頑丈につくる必要があってコストもかかる。


◯ブレードの数を4枚、5枚と増やす
   ⇓
重くなるうえに数が増えた分だけ構造が複雑になり、点検する箇所が増えメンテナンスが大変になる。

 

必要以上にブレードの面積や数を増やすと、逆に風の流れを妨げることになる。というのも、風車を回すには、風が勢いよく通り抜けなければならないのに、ブレードの面積や数が必要以上に大きいと抜けが悪くなって、風が風車を避けて周囲に逃げ、風のエネルギーを効率よくとらえられないことになるようです。

 

結果、運搬・建設に関わる重さや、メンテナンス、風の通りや発電機の性能などいろいろなことを総合して考えて細長い3枚のプレートに落ち着く場合が多いということです。

 

「いろんな条件の風に対して、そこそこの性能が出るのがいいブレード」と飯田さんは言っています。

 

風力発電の始まりは?

 

1887年 イギリスでグラスゴーのJ.ブライスが垂直風車により出力3kWの発電を開始した。とされている

 

1888年 アメリカでクリーブランドのC.F.ブラッシュが直径17m144枚のブレードからな る巨大な多翼風車で12kWの風力発電を1908年まで20年間使用された。

 

1891年 デンマークのアスコウ(Askov)でポール・ラ・クールによって風力発電研究所が設立され、風力発電で電気分解した水素と酸素で発電の実験が実施された


日本での風力発電の始まりは?

 

1949年 山田基博が札幌に(株)山田風力電設工業所を設立し風車の本格的製造を開始した

 

1973年  オイルショックを機に風力発電などの代替エネルギーへの関心が高まる。

足利工業大学、三重大学で風力発電の研究開始

 

1975年 鶴岡高専、山形大学で風車の研究が開始され、その後、複数の教育機関や企業が参入した

 

1980年代 石油の安定供給、価格下落により研究開発は下火になる。

 

1990年代 地球温暖化への対策の一環として再び、風力発電への関心が高まった。

1970年代とは異なり、複合材料やパワーエレクトロニクス、数値流体力学によるシミュレーション技術の発展が追い風になり世界各地で普及が進む。

 

日本では欧米諸国に比べると、風力発電の普及は進んでいないとのこと。

 

理由としては、台風に耐えうる風車を施設すると欧米と比較してコストが上がることや、大量の風車を設置できるだけの平地の確保が困難なこと、元々日本ではクリーンエネルギーとして太陽光発電を重視してきた歴史があることなどが挙げられるそうです。

 

風力発電機の寿命は?

 

ウイキペディアによると大型機における原動機部分の寿命は、通常20年程度とされていますが、日本では風力発電設備の減価償却資産としての耐用年数が17年とされることから、これを寿命の代わりに用いて計算する場合があるようです。

 

参照元:風力発電 - Wikipedia


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まとめ

 

二酸化炭素などの温室効果ガス排出量の低減効果があり、比較的発電コストが低く、事業化が比較的容易なのが風力発電だそうです。

 

景観的にもまっしろな扇風機のような塔は涼しげでもあり、いまのところ自然にも馴染んでいるように感じます。

 

火力発電や原子力発電よりも、地球温暖化により海上の氷が解け、海水温度が上昇、海水面の上昇、永凍土の中にある不明なウイルスの流出までという恐ろしいシナリオは避けられそうだし。

 

ただ、必要な量の電気をすべて補うのは難しいこと、何よりこここ最近の大雨や豪雨、竜巻、台風などの自然災害を見ていると、大きな風力発電機も被害を受けそうな感じがするのがちょっとこわい気がします。

 

最後までお読みいただき、ありがとうございます。では、またです。

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