風力タービンは回転速度が遅いのに、なぜこれほど多くの電力を生成できるのでしょうか?

広大な海には、風力タービンが何列も並んで立っており、ゆっくりと回転しながら、洋上風力エネルギーをクリーンな電気に変換し、何千もの家庭に送り続けています。では、風力タービンのブレードがゆっくりと回転しても、本当に電気を生成できるのでしょうか?発電量は十分ですか？風力発電の謎を探ってみましょう。

実は、風力タービンの発電原理は複雑ではありません。主に風力を利用して風力タービンのブレードを回転させ、風力エネルギーを機械エネルギーに変換し、非同期モーターの急速回転を通じて機械エネルギーを電気エネルギーに変換します。

ファンブレードの回転速度が比較的遅く、風の力や風向が随時変化する可能性があるため、モーターの速度は不安定になります。そのため、各ファンには、発電機の定格速度まで速度を上げることができるギア伝動装置と、速度を安定に保つための速度調整機構が備わっており、その後、発電機に接続されます。ギアトランスミッションにより、ファンブレードがゆっくり回転してもモーターは安定した速度を維持できます。

風力タービンの効果を最大限に高めるために、風向を感知できる風車ローターの後ろに尾舵が付いています。制御システムに情報を送信し、風力ローターが常に風向を向くように機体に方向修正を通知することができます。

もちろん、ファンには定格速度があります。風速が速すぎる場合は、ブレードの角度を回転させて風上領域を変更し、ブレードの速度を下げる必要があります。風速がファンの限界を超えた場合、ファンは直ちに動作を停止する必要があります。そうしないと、ブレードが破損し、キャビンが火災に見舞われます。

では、風力タービンが一回転すると、どれくらいの電力を発電できるのでしょうか?

もっと深く掘り下げてみましょう。 2023年初頭に開発に成功した18メガワットの風力タービンを例にとると、この風力タービンのインペラ直径は260メートル、インペラの掃引面積は約53,000平方メートルです。最大風速では、ユニット1台で1回転あたり44.8度の発電が可能で、年間7,400万度以上のクリーンな電力を出力でき、3人世帯4万世帯の年間の家庭電力需要を満たすことができます。

そのため、風力タービンはゆっくり回転しますが、大量の電気を生み出します。風力資源は無尽蔵であるため、風力タービンは継続的に電気を生成し、海底ケーブルを介して海岸に送電し、あらゆる階層の人々にクリーンな電源を提供します。これが風力発電の秘密です。