なぜなぜ風力発電、生まれ変わる古代の技術：発電の仕組み（2）（2/2 ページ）

[畑陽一郎，スマートジャパン]

風力発電システムに必要な技術は？

　現代の風力発電システムの典型的な姿を紹介しよう。主に使われているのは風車（ローター）がひまわりのように水平方向を向いている水平軸風車だ。

　地面の近くでは抵抗を受けて、風速が落ち、風の向きも乱れる。このため、50〜100mのタワーを建設し、その先端にナセル（筐体）を載せ、ナセルの正面にローターを取り付ける。ナセルは修理のために人が立ち入れるほど大きい。

　ローターは3枚のガラス繊維強化プラスチック製のブレードを組み合わせたものが主流だ。3枚のブレードが合わさる中心にはハブがあり、ハブ内部にはブレードの角度を変える機構が組み込まれている（図2）。風速によってブレードを長軸周りにわずかに回転させ、効率を高める仕組みだ。

図2　ナセル前面にハブがあり、ハブに3枚のブレードが接続されている様子

　ナセル内部にはローターの回転を受け、回転数を高めるギア「増速機」があり、増速機に発電機がつながっている。ローターの回転速度は毎分15回転程度。これを増速機で毎分1500回転（1800回転のものもある）に高めてから誘導発電機を動かす。最後に変圧器で電圧を高めてから系統に接続する。

　現代の風力発電では、風のエネルギーのうち、約40％を電気エネルギーに変換できる。最大の損失（50％）はローターで生じる。それでも理論上限まであと10ポイント以下にまで迫っていることになる。増速機の損失は4％、発電機の損失は6％である。現在は増速機と発電機の損失を低減する技術開発が続いている。

連載第3回：「なぜなぜ火力発電と地熱発電」　8月14日掲載予定

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