風力タービンは、丘の中腹、海、工場の隣、家の上でブレードを回転させることができます。自然があなたの家に無料で電力を供給するという考えは魅力的に思えるかもしれませんが、購入する前に風力タービンの出力を計算する方法を学ぶことが重要です。特に、機械の定格容量と実際の出力の違いを理解することが重要です。期待できます。 National Renewable Energy Laboratory が提供する風のマップをチェックして、お住まいの地域の風速と利用可能性が風力エネルギーを家庭に適したものにするかどうかを確認してください。
風速
ほとんどの風力タービンは、飛行機のプロペラに似たローターに取り付けられたブレードで構成されています。それらに空気が吹き込むと、ローターが発電機に電力を供給するシャフトを回転させます。ほとんどのタービンは、風速が時速約 88.5 キロメートル (時速 55 マイル) に達すると、機械的損傷を防ぐために自動的に停止します。これにより、強風が発生し、人々が風からの継続的な電力を必要とする場合、発電量が減少します。また、風がゆっくり吹いていると発電しません。風速が半分になると、発電量は 8 分の 1 に減少します。特定の地域で風の状態が最適である時間によって、風力タービンの可用性が決まります。高い位置にあるタービンは、より多くの風を受け、より大きな出力に変換されます。それぞれに風速範囲 (時速 30 ～ 50 マイル) があり、最適に動作します。
効率評価
最新の風力タービンは、より効率的に風を捉えることを目的としたさまざまな設計を使用しています。効率は、風力タービンを評価する際に知っておくべき重要な値です。理想的な世界では、タービンはブレードを通過する風を 100% 電力に変換します。摩擦などの要因により、これらの機械の効率定格は、定格出力の 30% から 50% しかありません。電力出力は次のように計算されます:
\text{power}=\frac{\text{空気密度}\times \text{ブレードの掃引面積}\times \text{風速}^3}{2}面積は平方メートル、空気密度はキログラム/立方メートル、風速はメートル/秒です。
重要な特徴
風力タービンの定格容量が 1.5 メガワットだからといって、実際にそれほど多くの電力を生成できるわけではありません。風力タービンは通常、定格容量よりもかなり少ない出力を生成します。これは、常に稼働した場合に生成できる最大電力量です。たとえば、効率係数が 33% の 1.5 メガワットの風力タービンは、1 年に 0.5 メガワットしか発電できません。産業規模のタービンは通常、2 ～ 3 メガワットの容量定格を持っています。ただし、実際に生成されるエネルギー量は、効率と風力の利用可能性 (ユニットが移動するのに十分な風がある時間の割合) によって減少します。
風力タービンの購入のヒント
ユニットの容量と効率係数がわかっている場合は、次の式を使用して推定年間生産量を計算できます:
365\frac{\text{日}}{\text{年}}\times 24\frac{\text{時間}}{\text{日}}\times \text{最大容量}\times \text{容量factor}=\text{キロワット時/年}たとえば、定格容量が 1.5 メガワットで効率係数が 25% のタービンは、次のように発電すると予想されます。
365\times 24\times 1500\times 0.25 =3,285,000\text{ キロワット時/年}この計算では、年間を通して 1 日 24 時間風が利用できることを前提としています。実際のアプリケーションでは、これは起こりません。 NREL 風マップを使用して時間の数値を調整し、より正確な位置固有の数値を得ることができます。
