近くの他の風力タービンが静止しているのに、一部の風力タービンが回転するのはなぜですか?

May 30, 2023

インディアナ州では風力発電所がより一般的になりつつある。 この州はすでに米国で 4 番目に大きい「農場」を誇り、3,500 メガワット近くの風力エネルギーを生産しており、さらに多くの風力エネルギーが生産される予定です。

天まで届くそびえ立つ風車は、州内で使用される全電力の 9% 強を発電しています。 米国クリーンパワー協会によると、これは100万世帯以上に電力を供給するのに十分な量だという。

さらに 302 メガワットを発電するさらなるプロジェクトが進行中であり、今議会で提案されたいくつかの法案により、州全体で風力発電は今後も成長し続ける可能性があります。 そして、目立つエネルギー生成装置の存在感が増すにつれて、ある程度の好奇心が生まれます。

そこで、今回のスクラブ ハブでは、信頼できる投稿フォームを使用して、テレサからの質問を選びました。「なぜ風力タービンが今回らないのですか?」

風力タービンのブレードの速度は時速 200 マイルに達する可能性があるため、近くにあるブレードが動いていないのに、一部のブレードが非常に速く回転していると奇妙に思えるかもしれません。

私たちは州、連邦、業界の報告書を調べ、エネルギー技術の学術専門家に連絡を取り、風力発電所の一部のタービンが回転しているのに他のタービンは静止している理由を解明しました。

風力タービンは、他の機械と同様に、定期的および臨時のメンテナンスが必要です。 場合によっては、これによって、一部が動作しているのに他のものが動作していない理由が説明されます。

風力タービンの基本コンポーネントは、目に見えるタワーとローターブレード、そしてタワーの頂上にあるギアボックスと発電機です。

計画的なメンテナンスは、部品の破損による磨耗を防ぐのに役立ちます。また、タービンに多数の故障が発生した場合には、計画外のメンテナンスが発生します。

定期的な予防メンテナンスには、定期的な機器の検査、オイルやフィルターの交換、さまざまな部品の校正と調整、ブレーキパッドやシールの交換などが含まれます。 一般的なハウスキーピングやブレードの清掃も、タービンの回転を一時的に停止させる可能性があります。

アイビー・テック・カレッジのエネルギー技術プログラムのプログラム委員長、ジョン・ルードブッシュ氏によると、大規模な風力発電所では、回路上のいくつかのタービンがメンテナンスのためにすべて停止しているために動作不能になり、回転しなくなる可能性があるという。

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インディアナ州のエネルギー伝送は、一般に MISO として知られる Midcontinent Independent System Operator を通じて運営されています。 同グループは需要と発電量のバランスをとることで電力の流れを管理しているため、過剰な電力が生成される場合がある。

ルードブッシュ氏は電子メールで、「需要が減ったり、代わりに別の発電所が電力を販売したりするため、電力が必要なくなることもある」と書いた。 「発電所は送電網上で競争します。石炭火力発電所、天然ガス発電所、または風力発電所はすべて、一日のある時間帯に売電入札を行い、MISO はその日の最も安い入札価格を選択します。一般に、風力発電所が最も安価です。」しかしいつもではない。"

バッファロー大学工学応用科学部の助教授であるジョン ホールは、風力エネルギーの技術的側面に研究を集中しています。 同氏は、一部の風力タービンは通常通り稼働するが、他の風力タービンは生産を送電網の需要に合わせるために停止される可能性があると述べた。

「基本的には電力会社が電力を配給し、リアルタイムで売買を行っているのです」とホール氏は言う。 「必要な量に基づいて、風力発電所はそれに応じてタービンを停止することになります。」

ホール氏によると、業界では回転していない風力タービンを「停止状態」と呼んでおり、これはローターを所定の位置に保持するブレーキシステムによって行われるという。 エネルギー需要が高まるとブレーキが解除され、ほぼ即座にタービンが再び電力網に電力を供給し始めます。

タービンが回転しない理由に対するもう 1 つの明白な答えは、風速が十分に高くないことです。

一般に、タービンは時速 5 マイル程度の風速でも発電できます。 速度がそれを下回ると、場合によっては巨大なブレードを回転させるのに十分な速度が得られなくなります。

一方で、風が速すぎるとタービンに損傷を与える可能性があるため、風力発電所の運営者は風が落ち着くまでローターを停止させます。 通常、タービンは風速が時速約 55 マイルに達すると停止します。

「システムはそのように設計されていないので、彼らはそれをシャットダウンした」とホール氏は語った。 「その速度を超える風が吹くことはめったにないので、それは問題ありませんが、数少ない場合にそれを考慮して設計する価値はありません。」

ホール氏は、風力発電所の効率向上を支援するために、余剰電力を蓄えることが現在巨大な研究分野であると述べた。

「新しいバッテリー技術とスーパーキャパシタ、そしてこの問題を回避するさまざまな方法に関する研究が行われています」とホール氏は語った。

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余剰電力を貯蔵するもう一つの解決策は、水素を作ることだとホール氏は語った。 風力発電所の運営者は水素を生成し、後で送電網の需要が高まったときに使用できるように貯蔵できるようになる。

ホール氏は、化石燃料工場は常に変動する電力の需給により敏感に対応できるかもしれないが、将来は再生可能エネルギーに依存していると述べた。

「人々が気候を懸念し、次世代やあらゆるものにとってより良い未来を望んでいるなら、風力、水力発電、潮力発電などの再生可能エネルギーはすべて、単なるエネルギー源ではなく、おそらく私たちの存在にとって不可欠です」とホール氏は語った。

Karl Schneider は、IndyStar 環境レポーターです。 [email protected] まで連絡してください。 Twitter @karlstartswithk で彼をフォローしてください

インディスターの環境報告プロジェクトは、非営利団体ニーナ メイソン プリアム慈善信託の寛大な支援によって可能になりました。