風力発電の敵は「風」？風力発電の形式と課題 : サイエンスジャーナル

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　桜美林大学のメインキャンパスは、東京都町田市にある。自宅からは神奈中のバス停まで15分。そこから湘南台駅まで15分。小田急線に乗り町田まで30分。さらに町田からは横浜線に乗り換えて10分で淵野辺駅に到着する。淵野辺駅からはシャトルバスが出ていて10分ほどで大学に着く。

　校舎も新しく美しい大学だ。キリスト系の大学で最近できた新しいチャペルもあった。その中でもできたばかりの自然科学系の建物の中で、8月7日・8日研修が行われた。講師の坪田氏と高橋氏は気象関係の専門家で、「気象に関する実験」や「風力発電」などの紹介をしてくれた。

風力発電の形式 　風力発電には水平軸型と垂直軸型がある。

　電力用としては水平軸のプロペラ型が多く用いられるが、用途に応じて垂直軸のダリウス型、ジャイロミル型、サボニウス型またはその併用型を用いる場合もある。また直線翼垂直軸型、スクリューマグナス風車（マグナス効果を利用）もある。

　規模と効率
　水平軸型は一番よく眼にするが、風が安定していれば発電容量が大きい。ただ風向の変化により、機械部分の消耗が激しい。垂直軸型は風向に関係なく発電する利点がある。しかし、発電容量は少ない。

　風力原動機はロータ径が大型化するにつれて効率が向上し、採算性も向上する。これは地上付近では地面や障害物等による摩擦があり、高所の方がより効率よく風を捉えられるのが大きな理由である。このため発電事業用の風力原動機は大型化する傾向にある。

　発電量はローターの直径の2乗、風速の3乗に比例する。効率は最高59%である（ベッツの法則）。1919年、ドイツのアルバート・ベッツにより導き出された。

　2005年現在では、世界的に2.5MWクラスが中心であり、5MWクラスの開発が進められている。日本メーカーでは1MWクラスが主流であったが、近年、2〜2.4MWクラスのものが商品化された。また、家庭への普及を狙って小規模の風力原動機を商品開拓する動きもある。（出典：Wikipedia）

　風力発電の課題 　「風力発電」は我が国でも新エネルギーとして期待されており、徐々に普及が計画されているが、EU諸国に比べて遅れている。その理由は何だろうか？

　その理由はいくつかあるが、大きく分けて２つ、政策的課と技術的課題がある。

　政策的課題
　日本の現行制度（RPS法）では、電力会社に一定比率での導入を義務付けている。しかし、電力会社では、電力調達コスト的に有利な自社既存電源を優先しており、リスクの高い風力発電の技術的な向上が認められない。

　これに対し、EU諸国では固定価格買い取り制度（フィードインタリフ制度）を採用。風力発電事業者が発生させる電力を電力会社に買い取ることを義務付けるほか、購入価格をも法的に保証することによって、風力発電事業者の負うリスクを減らしている。

　技術的課題
　技術的課題としては「強風対策」の問題がある。大部分のEU諸国では「梅雨のない北海道」よりも緯度が高く、気候的に安定している。日本やインドのように中緯度以下の地域では台風やサイクロンなどの「強風」の影響を受けやすい。

　風力発電機には定格風速があり、定格を大幅に超える速度で運転すると原動機の焼損やブレードの破損などを招く場合がある。風力発電機の最大の敵は強すぎる風である。

　また、日本での風力発電は、風が強い山間地に作ることがあるが、山間地の風は風向の変動が大きいため、風力発電のブレードに対して予想以上の負荷をかけ、それが故障の原因になることもある。

　こうした課題を解決することが風力発電の普及には必要である。

　風力発電の「風」対策
ブレードの角度（ピッチ）を変えて速度を抑制する（フェザーリング）
ブレードまたは風力原動機全体を風に対して傾ける
風車と発電機を一時的に切り離す
設備全体（ポールなど）を物理的に強化する
騒音対策を施した上で、ダウンウインド型を採用する。もしくは、強風時のみ風下にブレードを向ける。
強風に耐えうる型式の風力原動機を採用する
設置地域の風況の事前調査の強化（出典：Wikipedia）

参考HP　新エネルギー財団　→　http://www.nef.or.jp/index.html