家庭用サイズの風力タービンシステムを所有し、運用することのポイントは、家庭での使用、利益、または産業目的での発電など、何らかの理由で電力を生成することです。風力タービン システム全体の発電量はさまざまな要因に依存し、その多くはシステム自体またはシステムの設置場所の内部要因および外部要因の影響を受ける可能性があります。つまり、タービンの出力定格だけでなく、そのタービンが風からエネルギーを抽出し、消費時に電気エネルギーに変換する効率がどの程度であるかが重要であるということです。たとえば、タービン内の 5kW の発電機は、システムの非効率性により、不適切に管理された場合、システム内のエネルギー損失により 500W の電力しか生成できません。したがって、次のことが重要です。非効率のさまざまな原因とその対処方法を特徴づけて理解します。
風を最大限に活用する方法
私たちは風の観点から始めて、家庭のバッテリーの充電に使用される電力に到達するまで、それぞれの非効率性を解決していきます。残念ながら、風の影響を常に制御することはできないため、残念ながら風の状態についてはあまりできません。しかし、一般に、風の流れが層流（滑らかな空気の流れを意味する学名）であるほど、風の運動エネルギーを飛行機の回転運動エネルギーに変換する効率が高くなります。風力タービンのブレード。
乱流はその逆です。空気が混沌として、予測不可能な状況が渦巻いているときです。風の流れ内の局所的な点が風を後方または横に押し、タービンブレードにかかる力に一貫性がない原因となる可能性があります。タービンと相互作用する風を制御できるのは限られており、タービンの周囲の環境が流れの状態にどのような影響を与えるかが決まります。樹木、建物、その他の風力タービンなどの流れに対する障害物があると、タービンに到達する乱流が増加します。したがって、タービンを設置するときは、近くに障害物が最小限の、開けた場所に設置するように努める必要があります。
また、設置位置によってタービンが受ける風速も変わる可能性があるため、その風速を確認することも重要です。考慮すべき主な点はタービンの高さです。一般に、タービンがより高い位置に設置されているほど、風速は高くなります。これは、風が地面と相互作用すると速度が低下し、そのすぐ上の空気の速度が低下し、さらにその空気がその上の空気の速度を遅くするということです…風が全速力で流れる無制限の流れに戻るまで。この現象は、流体力学では境界層と呼ばれます。つまり、高さ方向に速度勾配がある、境界 (空気から地面) に近い流れの層です。
持ち上げたりドラッグしたりする
風力タービン システムに関する 2 番目の非常に重要な非効率性は、特定のタービン ブレードによって風から抽出できる電力量の理論上の限界です。これは主に、風力エネルギーを収集するために使用されるブレードの形状に依存します。タービンブレードにはいくつかの一般的な設計があり、特に TESUP は設計にリフトタイプとドラッグタイプのブレードを採用しています。
リフト型ブレードの例は、マグナム 5 タービンに見られます。ブレードは翼型として知られる形状をしています。飛行機の翼の断面を見るとこのような形になります。この形状は、飛行機の翼とまったく同じ方法で、風がその表面を通過すると揚力を生み出します。抗力タイプのタービンの良い例は、TESUP AtlasX タービンです。このタイプのタービンは「C」字型のブレードを備えており、風に頼ってタービンブレードを直接「押して」回転させます。
揚力型タービンの理論上の最大効率は約 40% であり、一見すると低いように思えるかもしれませんが、どのタービンの最大効率もわずか 45% です。だから実際には全然悪くないんです！ドラッグタイプのタービンは一般に効率が低くなる傾向があります。これは主にタービンの構造によるものです。 2 つのブレード (タービンの両側に 1 つ) が常に風によって押されているため、ブレードの 1 つがタービンの回転に逆らって働いています (なんて失礼なことでしょう!) ブレードの C 形状により、より多くのブレード表面積が確保されます。は風にさらされるため、ブレードの 1 つがより多くの風を受けてより強く押され、回転が発生します。
ああ、それはくだらない、効率が低い、と思うかもしれません。 TESUP タービンからはほとんど電力が得られません。ただし、心配する必要はありません。トレードオフがあり、それは素晴らしいことです。抗力タイプのタービンは起動速度が遅いため、揚力タイプのタービンよりも頻繁に回転します。これは、エネルギー生成のカメとウサギによく似ています。 TESUP は、ブレードを慎重に設計することでタービンの効率を高めることに熱心に取り組んでいます。 AtlasX の再設計されたブレードを見てください。タービンの効率が向上し、受風面積が増加しただけでなく、見た目も素晴らしくなっています。
運用システムには優れたコンポーネントが必要
風力発電と発電との間の最後のハードルは、電力効率の非効率です。これらは、タービン内の発電機であっても、システム内の最小のワイヤであっても、すべての電気コンポーネントで発生する可能性があり、また発生するでしょう。残念ながら、電気コンポーネントは熱エネルギーの生成によって電気を浪費する傾向があります (携帯電話の充電器に触れた後、携帯電話の充電器が暖かかったときのことを想像してください)。風力タービン システムで電気エネルギーを生成、伝送、貯蔵するために必要な各ステップには、本質的にある程度の損失が含まれます。もちろん、これらの損失は減らすことができます。
この電子効率の向上を低コストで実現する最善の方法は、システム用に高品質の電子コンポーネントを購入することです。 TESUP は、TESUP タービンに適し、特に TESUP タービンに設計された充電コントローラ、パワーインバータ、ケーブルシステムを提供します。風力タービンベースの発電システムを補完するためにこれらのシステムの 1 つまたはすべてを購入することは、システムの損失を削減し、最終的に全体としてより多くの電力を生成する良い方法です。
TESUP は、遭遇する可能性のある非効率性についてのこの小さなガイドがお役に立てば幸いです。風力タービン システムとその面白さについて、もう少し詳しく理解していただければ幸いです。
