風力発電システムはどのような設備で構成されていますか？

Mar.27.2024

風力発電システムは、異なる用途に応じて、並列系統と独立系統に分けることができます。今日は主に独立型風力発電システムについてお話しします。

独立型風力発電システムは通常、風車、コントローラー、インバーター、バッテリーなどの部品で構成されています。

風車は主に次の部分で構成されています：

1. 風車（プロペラ）

ほとんどの風力タービンのローターは、風エネルギーを機械的エネルギーに変換するブレードで構成されており、3〜5枚のブレードを持っています。現在、風力タービンのブレードには主に2種類の材料が使用されています。一つはガラス繊維素材で、通常これはモデル内にガラス繊維布とエポキシ樹脂を手作業で貼り付け、内部腔にいくつかの充填材が追加されます。手作業での貼り付けは、異なる形状や可変断面を持つブレードに適していますが、手動生産は労力がかかり時間もかかり、製品品質の管理が難しいです。外国の小型ファンでは、等断面ブレードの機械化生産も行われており、これによりブレードの生産効率と製品品質が大幅に向上します。

2. 発電機

風力タービンでは一般的に永久磁石発電機が使用されます。タービンによって駆動される発電機が生成する交流電流は、バッテリーに蓄えられる直流電流に整流されます。

3. 方向制御機構、速度調整機構および駐車機構

風からエネルギーを得るためには、風車の回転面が風の方向に対して垂直である必要があります。水平軸風力発電機では、この機能は尾翼を操向機構として使用することで実現されます。

同時に、風速が増加すると、風車の回転速度を制限する必要があります。これは一方で、過剰な回転速度が風車や風力発電機の他の部品に損害を与える可能性があり、他方で、発電機の出力電力を一定の範囲内に制限する必要があるためです。

小型風力タービンの構造は比較的シンプルであるため、現在一般的に使用されているのはプロペラ側に偏った速度調整方法です。この速度調整機構は、風速や風向が大きく変化したときに、風車Rotorと尾翼が揺れることを引き起こしやすく、これにより風力タービンの振動が発生します。そのため、風速が高い場合、特にバッテリーが満充電の場合には、手動で風力タービンを停止させる必要があります。

一部の小型風力タービンには手動ブレーキ機構が設計されています。さらに、実際の運用では横付け方法を使用することもできます。これは、尾翼に柔らかいロープを固定し、停止が必要なときに尾翼を引っ張って風車を風向きから横に向け、停止を達成する方法です。

小型風力タービンの塔

通常、塔管と3〜4本のケーブルで構成され、高さは6〜9メートルです。また、現地の実情に応じて柔軟に選択することもできます。

風力発電システムに含まれるその他の設備

1. コントローラー

風力発電システムのコントローラーの役割は、風車によるバッテリーの充電を制御および表示し、バッテリーが過充電または過放電にならないようにし、バッテリーの正常な使用と全体システムの信頼性ある動作を確保することです。現在、風車用コントローラーには一般的にエネルギー消費型の負荷が付属しています。その機能は、バッテリーが満タンで外部負荷が小さい場合でも、風車によって生成された電気エネルギーを吸収することです。

2. 信頼性インバーター

インバーターは、直流電力（12V、24V、36V、48V）を220Vの交流電力に変換する装置です。市場に出回っている多くの家電製品が220Vで動作するため、この装置は多くの応用で必要です。

3. バッテリー

これは風力発電システムにおいて非常に重要な部品です。一般的に利用されるのは鉛蓄電池またはリチウム電池です。