风力発电とは？仕组みやメリット?デメリットをわかりやすく解説します！
この记事の目次
风力発电は環境負荷の少ない発電方法として注目され、ヨーロッパをはじめさまざまな国が導入数を増やしている発電方法です。日本でも近年风力発电機の設置数が増え、太陽光に続く再生可能エネルギーとして認識が高まりつつあります。とはいえ、风力発电について詳しく知っている人は、まだ多くないのではないでしょうか。
この記事では、风力発电の仕組みや歴史、メリット?デメリット、今後の展望について解説しているので、风力発电に関する基本的な知識や、近年の動向などを知りたい人は必見です。
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风力発电とは
どうやって発电するの？
出典:
风力発电は、风力発电機と呼ばれる大きな風車を風の力で回転させ、その動力をもとに発電する仕組みです。
具体的には、「ブレード」と呼ばれる羽の部分が風の力によって回転し、その回転の動力が発電機で电気に変換され、変圧器で昇圧された後、送電線や配電線を通って各場所へと届けられます。
风力発电機には、ブレードの回転速度を速める「増速機」や、台風のときなどに危険な回転を防ぐ「ブレーキ装置」も補助的な役割として内蔵されています。
风力発电の歴史
风力発电のベースとなる風車は、紀元前30～36世紀前からエジプトで灌漑に使用されていました。それが12世紀ごろから世界各地に伝えられたといわれています。初期の風車は主に製粉や揚水のために利用されていましたが、19世紀以後に空気力学の発展や風車の羽根に用いられる新素材の開発、風のエネルギーを電力に変換する技術が進歩したことにより、風車は高性能の風力タービンへと進化していったのです。
世界初の风力発电は、1887年にイギリス?グラスゴーのJ.ブライスが垂直風車により出力3kWの発電を開始したこととされています。デンマークのＰ?ラクールにより現在の风力発电機の基礎となる风力発电装置が作られました。日本では、技術者である山田基博が1949年に札幌で株式会社山田風力電設工業所を設立し、風車の本格的な製造を開始したのがはじまりです。
そして、今や风力発电は环境负荷の少ない再生可能エネルギーを使用した発电方法として、世界的に注目されています。
风力発电の设置场所
风力発电の设置场所は、大きく「陸上」と「洋上」に分けられます。
陆上风力発电所
名前の通り、陸上に风力発电設備を作る方法です。一定以上の風速の風が安定して吹いている広い土地があれば、陆上风力発电所の設置に向いているといえます。日本では北海道や東北、九州地方に多く設置されており、北海道の苫前町には大規模なウインドファームがあります。
洋上风力発电所
海洋上に风力発电の設備を作り、発電する方法のことです。陆上に比べより大きな风力を安定的に得ることができ、さらに騒音や万が一の人的被害などのリスクも避けられることがメリットです。
また洋上といっても海の上だけを指すのではなく、湖やフィヨルド、港湾などに設置するものも含めて洋上风力発电と呼びます。
岛国など海岸线が长い场所、远浅な海上が确保できる场所に向いており、现在はヨーロッパを中心に设置が进められています。
浮体式洋上风力発电所
洋上风力発电のうち、浮体式の基礎を用いたものを浮体式洋上风力発电所と呼びます。日本のように海が深く、海底に基礎を設置できない場所でも利用できるように作られたものです。
风力発电の事例
国内にはどんな风力発电所があるのでしょうか。事例をいくつか紹介していきます。
- アグリランドえい风力発电所
- 所在地：鹿児岛県南九州市頴娃町
- 设置认定日：2009年1月
- 自然公園「夢?風の里アグリランドえい」に設置されている陆上风力発电所です。風車自体は495キロワットと小規模なものですが、発電した电気は公園内の照明など、公園を運営するためのエネルギーとして使用されています。
出典:
- 新青山高原风力発电所
- 所在地：叁重県津市
- 运転开始日：2017年2月
- 国内最大級のウィンドファームで、発電出力は8万キロワットにも及ぶ陆上风力発电所です。风力発电施設は室生赤目国定公園内にあり、併設している「風のめぐみの館」では再生可能エネルギーに関する教育や情報発信にも取り組んでいます。
出典:
- ウィンド?パワーかみす洋上风力発电所
- 所在地：茨城県神栖市南浜
- 运転开始日：2010年6月
- 護岸から40～50mの水域に、第1、第2の洋上风力発电所があり、合計発電出力は3万キロワットです。岸から風車までに管理橋が架けられているため、陆上风力発电所と同様のメンテナンスを行うことができます。
出典:
风力発电のメリット?デメリット
风力発电は再生可能エネルギーを使用している点で、環境に優しいエネルギーとして注目されていますが、メリットがあればデメリットも存在します。ひとつずつ確認していきましょう。
风力発电のメリット
- 环境负荷が少ない
- 最大のメリットは何と言っても、二酸化炭素や有害物質を排出せず、环境负荷が少ない点です。また、地球上にいる限り永久に発生する风を使った発电方法であることも注目すべきポイントです。
- 変换効率が高い
- 电気エネルギーの変換効率とは、入力したエネルギーに対してどれだけ电気が発生したかの割合を指します。
太陽光発電の変換効率は約20%、木質バイオマス発電は約20%、地熱発電は10?20%、风力発电は20?40%とされており、风力発电は他の発電方法よりも高効率でエネルギーを电気に変換できるといわれています。ちなみに一番変换効率がよいのは、水力発电の约80%です。出典: - 风が吹けば夜间でも発电できる
- 太陽の出ている時間のみ発電ができる太陽光発電とは異なり、风力発电は、昼夜関係なく风が吹けばいつでも発电が可能です。
风力発电のデメリット
- 発电量が风速に左右される
- 风の力で発电しているので、风力が弱いと当然発电量は落ちてしまいます。
设置する际は、年间を通して一定以上の风が吹く场所であることを确认する必要があります。 - 騒音が発生する
- 风车が回ると低周波音や机械音が発生し、近隣に生活圏があると騒音问题になる可能性があります。
- 设置のための适所が限られている
- 风力発电機を設置するためには、風況や周辺環境への影響を配慮しなければならず、適した場所が限られています。
騒音や景観の问题だけではなく、年间を通じて一定以上の风の吹く场所でなければ、风力で発电をすることができないのです。
风力発电の现状と今后の展望
たとえば、日本は「エネルギーミックス」の取り組みの中で、2030年には電源構成（電力を発電する方法の組み合わせ）のうち1.7%を风力発电とすることを目指しています。しかし2017年の時点では、その34%ほどしか导入が进んでいないのが现状なのです。
現在の日本の风力発电コストは、13.9円/kWhで、世界平均の8.8円/kWhの約1.6倍となっています。今後、新型風車の開発?運営までになうことのできる「総合産業」としての風車メーカーの育成を行い、强い风车产业をつくることが必要とされます。さらに、メンテナンスの効率化や保守运用をおこなう人材の育成を进めるなど、効率的で安定的な発电システムを确率することが求められます。
また、陸上风力発电の開発が進み、適地が減少してきているため、海域を利用した洋上风力発电が注目を集めています。しかし、一般領域を長期で占用することについての統一的なルールが定められていないため、占用期間は3～5年と短期間で中长期的な见通しが立てにくい、海运业?渔业などの先行利用者との调整に関わる枠组みが存在しないため、予期できないリスクと膨大な调整コストが事业実施の大きなハードルになるなどの课题があります。
今後、日本での风力発电のさらなる導入に向け、これらをはじめとするさまざまな課題を解決し、国内でよりよく风力発电所を運用できる体制を作っていくことが求められるでしょう。
出典:
まとめ
风力発电の基本的な知識について解説しました。风力発电は日本でもこれからさらに注目されていく再生可能エネルギーを使った発電方法のひとつです。再生可能エネルギーが多くの日本人の生活の一部をまかない、身近な存在になる日もそう遠くないかもしれません。
ぜひ消费者として、基础的な知识を身につけておきましょう！
この记事を书いた人
