風力タービンの種類と設計

現在、市場にはさまざまな風力タービンがあり、商業用の大型から一般家庭向けの小型まで幅広く提供されています。風力タービンは1888年に初めて電力を生成し、以来設計が絶えず改良されてきました。風の運動エネルギーを電気に変換し、さまざまな機器に供給します。

ブレード形状

最初の商用風力タービンはオハイオ州クリーブランドで建設され、直径17メートルのローターを持ち、わずか12kWの出力でした。当時は円形のフェンスのような多数のブレードが使用され、効率は低くました。その後、帆やファンに似た形状が試されましたが、十分な電力は得られませんでした。最終的に航空機のプロペラに着想を得た、3枚または4枚のテーパー形ブレードが最も効果的で効率的な形状とされています。

垂直軸風力タービン

垂直軸タービンの最大の利点は、風向きを合わせる必要がなく、発電機やギアボックスを地上近くに配置できる点です。一方で、回転時に大きなトルクが発生し、主軸受に大きな負荷がかかります。また、高いタワーが不要で、低高度の乱流の強い風でも性能が発揮しやすく、水平軸タービンに比べて間隔を狭く設置できるメリットがあります。

水平軸風力タービン

水平軸タービンは現在、最も一般的に採用されている方式です。通常は高い塔に取り付けられ、ブレードを風上に向けるためのヨー制御が備わっています。低速回転するブレードの回転を高速に変換する減速ギアボックスを通じて、電気発電機を駆動します。多くの現代タービンは風がブレードに先に当たるように風上向きに設置されますが、風下向きに設計された場合、風がまずタワーや発電機に当たり、乱流が機械部品に負荷をかけ、メンテナンス頻度が増加します。