風力タービンとは？

風力タービンは、風のエネルギーを機械的エネルギーに変換する大型の回転装置です。 この機械的エネルギーは、大きな車輪を回して穀物を挽くなどの単純な機械的作業に使用できます。この場合、風力タービンは風車と呼ばれます。 また、近くの用途のために、または高電圧線を介して中央のスイッチングステーションに転送された後、風力発電機と呼ばれる電気エネルギー源としても使用できます。

風力タービンは何世紀も風車の形で使用されてきました。 世界の多くの地域では、まだ穀物を粉砕し、水を汲み上げるためにタービンを広範囲に使用しています。 風車を使用すると、電気ポンプにアクセスできない人でも地下水面下から水を得ることができ、きれいな水へのアクセスを確保し、水媒介性の病気から身を守ることができます。

近年、発電機としての風力タービンは、世界中の重要な発電源として使用され始めています。 化石燃料エネルギーからより持続可能なエネルギーへの世界的な動きの中で、風力発電は重要なプレーヤーになっています。 比較的手頃な価格で、世界のさまざまな地域で使用でき、非常に効率的です。 風力発電機にはいくつかの環境上の懸念がありますが、それらは一般に軽微であり、120ギガワット（GW）を超える電力が風力エネルギーを使用して世界中で生産されています。

タービン自体は、水平軸風力タービン（HAWT）と垂直軸風力タービン（VAWT）の2つの異なるグループに分けることができます。 見慣れたほとんどのタービンは、おなじみの風車の設計に基づいたHAWTです。 現代のHAWTは一般に3枚羽根で、巨大なタワーの上部にあり、風のせん断がはるかに高い高度にそれらをもたらします。

ほとんどのHAWTはコンピューターによって制御され、自動的に風に変わり、存在するあらゆる風を最大限に活用します。 HAWTは、ブレードが常に風に対して垂直に移動するため、バックトラッキングを必要としません。 その結果、VAWTとは対照的に、それらが回転する時間全体で発電します。 ただし、HAWTは莫大であるため、輸送するのに信じられないほど高価であり、総コストの20％が輸送だけに費やされるのが一般的です。 さらに、それらの高さにより、見た目が不愉快になり、インストールは難しく、費用がかかり、時間のかかるプロセスです。

一方、垂直軸風力タービン（VAWT）には、回転軸が空気中にまっすぐに突き刺さっており、フォイルが風を受けて軸全体を回転させます。 見られる最も一般的なタイプは、だいたい大きな泡立て器のように見えるダリウス風車です。 VAWTは必要な高さがはるかに低く、輸送や設置にかかる費用がはるかに少なく、HAWTよりもはるかに遅い風速で発電できます。 ただし、全体的な効率はHAWTの約50％であり、地面よりも低いため、風速がはるかに低くなる傾向があります。

世界の大部分のタービンを構成する2つの主要なタイプの風力タービンに加えて、多くの非標準設計もあります。 これらは、風力発電機やダクテッドロータタービンなど、HAWTまたはVAWTのバリエーションである傾向があります。 磁気浮上風力タービンや空中風力タービンなど、見知らぬ変種も提案されており、場合によっては実験されています。 しかし、ほとんどの代替設計はまだ広く商業的に受け入れられていません。