プロペラタービンとは

プロペラタービンは、流体またはガスの流れのエネルギーを回転運動に変換する機械のグループに属します。 この説明が示すように、これらの機械は、風力または水プロペラタービンの2つの基本的なカテゴリに分類されます。 これらの機械が生成する回転力は、最も一般的には電力を生成するために使用され、程度は低いですが、機械的な仕事を提供します。 プロペラタービンの機械的作業のバリエーションの一般的な例は、風車および特定のタイプの水駆動式ミルです。 プロペラタービン電源は豊富で、再生可能で、安価であるため、これまでに考案された最もコスト効率が高く、環境に優しいエネルギー生産方法の1つです。

プロペラタービンは、従来のプロペラ理論を逆に適用して、気体および流体の流れの潜在的な運動エネルギーを利用します。 プロペラは、少なくとも2つの対向する翼型のブレードまたはベーンが取り付けられた中央シャフトで構成されています。 これらは一般に、ブレード上で空気または液体を押したり移動させたりすることで推力を生成するために、外部エネルギー源によって回転します。 プロペラタービンでは、この原理は反転しています。 流れ、空気、または液体がブレードを移動させて、シャフトを回転させます。

風力タービンは世界中で広く使用されており、風力発電を利用して発電したり、工場を運転したり、水を汲み上げたりしています。 風力駆動のプロペラタービンは、水平軸または垂直軸の設計のものです。 最も容易に認識されるバリアントは、従来の風車と航空機型プロペラを備えた風力発電機を含む水平軸タービンです。 同様に効果的なのは、垂直軸を駆動する平坦または湾曲した羽根を特徴とする新世代の垂直軸設計です。 これらには、湾曲した羽根のサボニウス、平らな羽根のジロミル、および独特なダリウスの「卵泡立て器」タイプが含まれます。

古い水平型タービンでは、タービンヘッドを常に風に変えておく必要があります。 小さい例の場合、単純な風向計スタイルの舵がピボットタービンヘッドを回転させます。 大型のタービンは、風センサーとサーボモーターのシステムを利用して、プロペラを風に変えたままにします。 ほとんどの風力駆動のプロペラタービン設計では、ギアボックスを使用して、発電機またはポンプクランクを正しい速度で駆動します。

水駆動のプロペラタービンは、大規模な水力発電プラントに一般的に関連付けられていますが、いくつかの小規模な産業および農業用途があります。 これらのタービンは、基本設計が大幅に異なりますが、風力駆動の兄弟と同じように機能します。 これらの機械は一般的にはるかに大きく、通常風駆動型よりも短いブレード設計が特徴です。 これらの大型水力タービンの中で最も一般的なのは、カプランタービンです。 カプランタービンは、ほとんどの大規模な水力発電設備で使用される低水頭、高流量の反応ユニットです。

カプランのバリエーションは、ピッチ調整可能なブレードを備えており、幅広い水位と流量条件で通常90％を超える効率レベルを実現します。 効率の大部分は、出口流体を減速させる慎重に設計された水流路によって達成されます。 この減速により、最大量の運動エネルギーがプロペラ機構に伝達されます。 カプランタービンは、100メガワット（100,000,000ワット）以上の出力を生成できます。

プロペラタービンは、化石燃料の選択肢と比較した場合、再生可能な無料または非常に安価な電源を利用します。 これらのデバイスで使用される技術の進歩は、その効率と容量の境界を継続的に拡大しており、近い将来、従来の燃料の実行可能な代替品になる可能性があります。 また、プロペラタービン技術はますます利用しやすくなり、よりクリーンで環境に優しいエネルギー供給シナリオの領域での役割をさらに強化しています。