風力タービン - それをすべて知っている !

ロータを構成するハブで支持された3枚のブレード
ロータを構成するハブで支持された3枚のブレード

風力タービン

それらは一般に、ローターを構成するハブによって支持され、垂直マストの上部に設置された3つのブレードで構成されています。このアセンブリは、発電機を収容するナセルによって固定されています。

電気モーターにより、ローターが常に風に面するように方向付けることができます。

ブレードは、風の運動エネルギー(その動きのために体が持つエネルギー)を機械的エネルギー(ブレードの機械的動き)に変換することを可能にします。
風は毎分10~25回転の間でブレードを回転させます。ブレードの回転速度はそれらのサイズに依存します : それらが大きいほど、それらはあまり速く回転しません。

発電機は機械的エネルギーを電気エネルギーに変換します。ほとんどの発電機は、発電するために高速(毎分1,000~2,000回転)で稼働する必要があります。
したがって、ブレードの機械的エネルギーは、ブレードに結合された低速トランスミッションシャフトから発電機に結合された高速シャフトへの移動を加速することを役割とする乗算器を通過することが最初に必要です。

発電機で生成された電気は、直接使用できない約690ボルトの電圧を持ち、コンバーターを介して処理され、その電圧は20,000ボルトに増加します。
その後、電力網に注入され、消費者に配布できます。
水平軸風力タービンは、マスト、ナセル、ローターで構成されています。
水平軸風力タービンは、マスト、ナセル、ローターで構成されています。

風力タービンの説明

ベースは、陸上風力タービンの場合は円形で鉄筋コンクリートであることが多く、全体的な構造を維持します。


マスト6または下部にあるタワーには、ネットワークに注入するために生成された電力の電圧を上げることができる変圧器があります。


ナセル4は、様々な機械要素を収容するマストによって支持された構造である。ダイレクトドライブ風力タービンは、使用するオルタネーターのタイプに応じて、ギアトレイン(ギアボックス/ギアボックス5)を備えたものと区別されます。
従来のオルタネーターは、ローターの初期運動に関連して回転速度を適応させる必要があります。

ローター2は、風力タービンの回転部分であり、強風と規則的な風を捕捉するために高く配置されています。これは、風の運動エネルギーによって動き始める複合材料で作られた1つのブレードで構成されています。
ハブで接続され、それぞれ平均25~60 mの長さで、毎分5~25回転の速度で回転できます。

風力タービンの力

電力は、1秒間に生成または送信されるエネルギーの量です。現在設置されている風力タービンの最大出力は、風が十分に強い場合、2~4MWです。


ブレードの半径rを持つ風力タービンを考えてみましょう。
それは速度vの風の加速の影響を受けます。



風力タービンによって捕捉されるエネルギーは、風力タービンを通過する風の運動エネルギーに比例します。


風力タービンの後の風速がゼロではないため、このエネルギーのすべてを得ることはできません。



風力タービンによって捕捉される最大電力(毎秒のエネルギー)は、ベッツの式で与えられます。



P = 1.18 * R² * V³



Rはメートル単位です
V (メートル/秒)
P (ワット単位)



風力タービンの寸法と特定の場所の風速を知ることで、この式を使用して風力タービンの出力を評価できます。

実際には、風力タービンの有効電力はP未満です。これは、風力から配電まで、エネルギー変換にはいくつかの段階があり、それぞれに独自の効率があるという事実によるものです。


プロペラの運動エネルギーに向かう風
変圧器への発電機
整流器からストレージ、ディストリビューションまで。


最適効率は60~65%です。商用風力タービンの場合、効率は30~50%の範囲です。

風力タービンと負荷率

常にフルパワーで動作しなくても、風力タービンは平均して90%以上の時間で電気を作動および生成します。

風力タービンの「配信可能性」の概念を特徴付けるために、エネルギー会社は負荷率と呼ばれる指標を使用します。この指標は、電力生産ユニットによって生成されたエネルギーと、最大電力で継続的に動作している場合に生成できた可能性のあるエネルギーとの比率を測定します。
平均風荷重率は23%です。

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