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風力発電

風力発電とは、風の運動エネルギーをタービンで機械的または電気的エネルギーに変換し、動力として利用するエネルギー変換の一形態である。 風力発電は、再生可能なエネルギー源と考えられています。 歴史的には、風車の形をした風力発電は、何世紀にもわたって穀物を挽いたり水を汲んだりするのに使われてきました。 現代の商業用風車は、回転エネルギーを利用して発電機を駆動することで電気を生み出します。 風車は、ブレード(回転翼)と、高い塔の上にある駆動系を収めたナセルと呼ばれる筐体で構成されている。 最大級の風力発電機は、4.8〜9.5メガワットの出力を持ち、ローターの直径は162メートル以上、高さ240メートルに達するタワーに取り付けられていることもある。 もっとも一般的な風力発電機(最大出力1.8メガワット)はもっと小さく、ブレードの長さは約40メートル、高さ約80メートルのタワーに取り付けられています。 小型のタービンは、個人の家庭に電力を供給するために使用される。 風力発電所は、いくつかの風車をまとめて設置し、より大きなエネルギー源を提供する場所です。

カリフォルニア州の丘陵地に設置された風車は、発電に利用されている。
カリフォルニア州の丘陵地に設置された風車は、発電に利用されている。

© MedioImages/Getty Images

風車
風車

風車の構成要素。

Encyclopædia Britannica, Inc.

カリフォルニア州テハチャピ近郊の風力発電機。
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タービン。 風力発電の限界
空気が羽根から離れるときには有限の速度があるはずなので、風の運動エネルギーのすべてを取り出すことはできません。 それは…

風力資源は、特定の地域内で発生する平均風速と風速値の分布に基づいて計算されます。 エリアは1から7までの風力クラスに分類されます。 実用規模の風力発電に適しているのは風力クラス3以上(風力密度150〜200ワット/平方メートル、平均風速5.1〜5.6メートル/秒に相当)の地域ですが、クラス1や2の地域にも適した場所があります。 米国では、グレートプレーンズ地域といくつかの沖合にかなりの風力資源があります。 2018年現在、世界最大の風力発電所は、中国甘粛省にある7,000基以上の風車が並ぶ「Jiuquan Wind Power Base」で、6,000メガワット以上の電力を発電しています。 世界最大級の洋上アクティブウィンドファームであるロンドンアレイは、テムズ河口の外側に位置する122平方キロメートル(約47平方マイル)の広さを誇り、最大630メガワットの電力を生産します。 2020年に稼働予定の「Hornsea One」は、イングランドのヨークシャー沿岸に位置し、面積は407平方km(約157平方マイル)で、発電量は約1,200メガワットとさらに大きくなります。

2016年には、風力による発電量は世界の総電力量の約4%を占めていました。

2016年には、世界の総電力量の約4%を風力が占めるようになりました。風力による発電は、石油のコストや化石燃料の燃焼が気候や環境に与える影響(地球温暖化も参照)への懸念から、劇的に増加しています。 例えば、2007年から2016年にかけて、世界の風力発電の総設備容量は、95ギガワットから487ギガワットへと5倍に増加しました。 2016年の風力発電設備容量は、中国と米国が最も多く(それぞれ168.7ギガワット、82.1ギガワット)、同年、風力による発電量の割合が最も高かったのはデンマークでした(約38%)。 風力発電業界では、2030年までに世界の総電力量の約20%を風力発電でまかなうことが可能になると試算しています。 さまざまな試算によると、風力発電のコストは場所によって異なりますが、1キロワット時あたり2〜6セントと低くなっています。

風力発電
風力発電

風力発電機。

©Elenathewise/Fotolia

風力エネルギーを大規模に導入する際の課題として、風の有無などの立地条件、美観や環境への配慮、土地の確保などが挙げられます。 風力発電所は、常に強風が吹いている地域で最も費用対効果が高くなりますが、こうした地域は必ずしも人口の多い中心地の近くではありません。 そのため、電力を消費者に届けるためには、送電線をはじめとする配電システムの容量が必要となります。 また、風力発電は間欠的で安定しない電源であるため、蓄電が必要な場合もあります。 市民団体は、風力発電所が野生動物や全体的な美観に影響を与える可能性があることを懸念しています。 風力発電機は鳥を傷つけたり殺したりすると非難されてきましたが、専門家によると、最新のタービンは鳥の個体数にほとんど影響を与えないということです。 米国の環境保護団体であるナショナル・オーデュボン・ソサエティは、鳥類やその他の野生生物の保護に力を入れており、風力発電を強く支持しています。ただし、渡り鳥や重要な野生生物の生息地への影響を最小限に抑えるために、風力発電所を適切に設置することが条件となります。

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