風力発電は、クリーンで再生可能なエネルギーを生み出す素晴らしい手段です。しかし、その仕組みはどうなっているのでしょうか？今回のブログでは、風力発電によるエネルギー生産の科学について見ていきましょう。また、風力発電機によるエネルギー生産のメリットとデメリットについてもご紹介します。楽しんで読んでください、そして…頑張ってください;)
風力発電機とは？
風力発電機は、風の運動エネルギーを機械的なエネルギーに変換する装置です。 これを利用して発電したり、水ポンプなどの他の機器に電力を供給することができます。風力発電機は通常、平均120mの高さのタワーに取り付けられ、大きなブレードがシャフトに接続され、そのシャフトで発電機を駆動して電気をつくります。小型の家庭用電化製品から大型の産業用機械まで、さまざまなサイズがあります。冒頭で述べたように、風力発電はクリーンで再生可能なエネルギー源であり、古くから水の汲み上げや穀物の粉砕に利用されてきた。今日、風力発電機は、温室効果ガスの排出を削減し、気候変動に立ち向かうための世界的な取り組みの重要な一翼を担っています。
風力発電はどのくらい発電できるのですか？
| 風力発電機のサイズ | ローター直径(m) | 発電量(Kw) |
| マイクロ風力発電機 | 0,5 à 2 | 0,1 à 1 |
| 小型風力発電機 | 2 à 12 | 1 à 36 |
| 中型風力発電機 | 12 à 35 | 36 à 350 |
| 大型風力発電機 | 35 à 125 | 350 à 5000 |
風力発電機の発電量は、風車の大きさと風速によって異なります。一般的なタービンは、平均風速19km/hで約50kWのエネルギーを発生させることができます。同じタービンでも、風が強いと350キロワットまで発電することができます。ゼネラル・エレクトリック社の世界最大の風力発電機「ハリエッジX」は、1日で310MWh近くを発電し、人口2万5千人の町に電力を供給することができる。
産業用風力発電機は、一般的に家庭用風力発電機よりも出力が大きくなります。産業用タービンの発電量は数メガワットに達するが、家庭用タービンの発電量は数キロワット程度が一般的である。
風力発電機を設置するのに最適な場所は？
風力発電機の設置場所を選ぶ際には、他にもさまざまな要素を考慮する必要があります。風力発電機の設置場所には、土地の種類や広さ、その土地の気候などが 関係します。最も重要なのは、もちろん 風速 である。風力発電機は設置する場所によって風速が異なるため、平均風速が大きい場所を選ぶことが重要です。また、タービンの高さも重要な要素です。タービンは高ければ高いほど、より多くのエネルギーを生み出すことができます。風車には陸上と洋上の2種類があり、それぞれにメリットとデメリットがあります。
洋上風力発電は、通常、海岸に近い浅瀬に設置されます。そのため、建設費や維持費が安く済みますが、騒音が発生するため、近隣住民の迷惑になることもあります。陸上風力発電は、平野部や丘陵部などの開けた場所に設置されるのが一般的です。そのため、風車の周囲を自由に風が流れるのですが、陸上風力発電は建設やメンテナンスにコストがかかるという問題があります。
風力発電のメリットは何ですか？
風力発電は、他のエネルギー生産方法と比較して、多くの利点があります。まず、排出ガスを出さないので、化石燃料の発電所に比べてはるかにクリーンです。第二に、風力発電は農地など他の開発には適さない土地に建設することができます。風力発電機は、一度建てたらほとんどメンテナンスが必要ありません。また、風力発電は再生可能な資源なので、枯渇することはありません。最後に、風力発電は送電網にアクセスできない 遠隔地での発電に利用することができます。
また、風力発電のデメリットは何でしょうか？
風力発電の主な欠点は、大きなエネルギーを生み出すために広い土地が必要なことです。風力発電機の近くに住んでいる人たちは、風力発電機が出す騒音に不満を抱いています。また、風力発電機は風が吹いている時にしかエネルギーを生み出せないため、このような特に風の強い場所に設置しても、安定したエネルギー源とは言えません。最後に、風力発電機の羽根が鳥やコウモリにぶつかって死んで しまうことがあります。
風力発電を利用する上での課題は何でしょうか。
風力発電の最大の課題は、発電した電気を貯めておくことが 難しいことです。後述するように、風がなければ電気もない。また、風速は日によって大きく異なるため、風力発電機の発電量を予測することは困難です。そのため、電力会社は風が吹いていない時の需要を満たすために、他の電力源を用意しなければ ならない。
こうした課題はあるものの、多くの専門家は風力発電が将来の発電の要になると考えています。技術の進歩に伴い、風力発電機の利用の難しさは克服され、電力会社や土地所有者にとって風力発電機はますます重要な収入源になると思われます。
風力発電機にはどのような種類がありますか？
風力発電機には、大きく分けて水平軸型と垂直軸型の2種類があります。水平軸タービンは、従来の風車のように中心軸の周りにブレードが回転している。垂直軸型風力発電機は、垂直軸の周りをブレードが回転します。
垂直軸型風力発電機は、水平軸型風力発電機に比べて一般的ではありませんが、いくつかの利点があります。屋根の上など、水平軸のタービンに比べて小さなスペースに設置することができます。また、垂直軸型は全方向の風を取り込めるという利点があるが、水平軸型は風向きを変えないと効果的な運転ができない。
垂直軸タービンは、水平軸タービンに比べて効率が悪い。実際、垂直軸タービンは水平軸タービンに比べて保守・修理費用が高いが、ローター面積1平方フィートあたりのエネルギー生産量は少ない。
世界最大の風力発電所を持つ国はどこでしょう？
現在、英国には世界最大の洋上風力発電所である ホーンジー 1は、1.12GWの容量を持つ。2021年2月、韓国はホーンジー1号（発電容量8.2GW、建設費360億ユーロ）を大きく上回る世界最大の洋上風力発電所の建設を宣言した。そのため、韓国は2030年までに風力発電の生産量を10倍に増やす予定です。
国際エネルギー機関（IEA）によると、風力発電による電力生産量は中国が365.8TWh（世界の28％以上）と最も多い。2位はアメリカ（303.4TWh、24％）、3位はドイツ（126TWh、9％）である。
米国は中国と同様、風力発電所を建設できる空き地がたくさんあります。また、米国政府は風力発電所を建設する企業に対して税制上の優遇措置を講じています。米国の風力発電産業は、近年急速に発展しています。2016年、米国で発電される全電力の約6％を風力発電が供給しています。これは、2008年のわずか1％から増加したものです。
家庭でも風力発電を導入できるのか？
クリーンで再生可能なエネルギーを自分で生産したいとお考えなら、家庭用風力発電機は良い選択肢になるはずです。ただし、その前にいくつか留意すべきことがあります。
まず、風力発電機は強風にさらされる可能性のある開けた場所に設置する必要があります。第二に、風力発電機の設置には、工事や電気工事が必要です。最後に、風力発電機を設置する際には、自治体の許可を得る必要があります。
家庭用風力発電機の設置費用は、1000〜5000ユーロです。これは、選ぶタービンのサイズや種類、住んでいる地域によって異なります。風力発電機の導入を検討する場合、さまざまなタイプを比較し、予算やニーズに合ったものを見つけることが重要です。
風力発電は将来の解決策になるか？
世界はエネルギー危機に直面しています。化石燃料が枯渇し、それが排出する温室効果ガスが気候変動の原因となっています。風力発電は小規模から大規模まで対応でき、再生可能で、化石燃料への依存を減らすことができるクリーンなエネルギー源です。世界が危機的状況に直面する中、風力発電はパズルの重要なピースとなり得るのです。
情報源:
- eolienne.ooreka.fr– 風力発電（FR）
- edf.fr– 数字で見る風力発電（FR）
- iea.org– 風力発電 (EN)
- Wikipedia.org– 風力発電機 (EN)
- energy.gov– 風力タービンはどのように機能するのですか？
- nrel.gov – 風力発電の基礎知識 (EN)
