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風車の技術と歴史

風車の技術と歴史. History and Technology of Windmills 第１１回　７／２ 　　風力発電の原理と効率・性能および技術開発動向. 風車見学会／ 6 月 27 日（日 ) 　報告 東京江東区、若洲海浜公園 IHI 納入、ドイツ・ノルディック社（１９５０ｋ W). 形式： IN-2500 、 2004 年 3 月設置 　　　　　参加者 14 名 定格出力： 1950kW 翼直径： 80m 、タワー・ハブ高さ： 60m. 手塚おさむのキャラクター. あずまやの屋根には透明の太陽光発電パネル. いろいろのマイクロ風車.

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Presentation Transcript

  1. 風車の技術と歴史 History and Technology of Windmills 第１１回　７／２ 　　風力発電の原理と効率・性能および技術開発動向

  2. 風車見学会／6月27日（日)　報告 東京江東区、若洲海浜公園 IHI納入、ドイツ・ノルディック社（１９５０ｋW) 形式：IN-2500、2004年3月設置 　　　　　参加者14名 定格出力：1950kW 翼直径：80m、タワー・ハブ高さ：60m

  3. 手塚おさむのキャラクター

  4. あずまやの屋根には透明の太陽光発電パネル

  5. いろいろのマイクロ風車 　　　（正面）　　水平軸風車　　（側面）　　　　　　　　３杯式ロータ 　クロスフロー　　　　　　　　　S字ロータ　　　　　　　　ジャイロミル

  6. 講義内容　URLhttp://www.eureka.tu.chiba-u.jp ○概要説明 　○つづき ○風車の起源と発達 　○風車の種類と構造 ○イギリス風車とオランダ風車 　 ○産業革命---風車、水車、蒸気機関への変遷 ○Millerさんと風車 　○絵画や映画の中の風車 ○日本の風車の利用と発展 　　　＜今回、青文字部分関連＞ ○ランドマーク、町興しとしての風車 ○発電用風車の原理と構造 　○世界のウインドファームと立地 ○風力エネルギー導入施策とエネルギー環境ビジネス 　 ○市民風車の胎動　　○風力発電の将来WindForce12 ○国内外のウインドファームの見学 ○イギリス・オランダ・スペイン・アメリカ・デンマーク・ドイツの風車の旅　 ○課題の作成

  7. 中間所見の内訳

  8. 重要な意見

  9. 世界の風力発電容量の推移　(2003.12 ）

  10. 風力設備容量の地域分布 2004.3

  11. 世界の総風力設備容量

  12. 2010年度まで 風力導入累計量　　　　3000MW 国内の風力設備容量

  13. 風力発電量の伸びは、何故？ • 地球温暖化への取り組みは、先進国の責務である。 • 地球人口の増加、エネルギー需用の益々の伸びは、18世紀末から始まった産業革命による温室効果ガス（CO2、CH4、Ｎ2O、HFC、PFC、SF6）、とくに、CO2の排出削減が要求されている。 • このため、再生可能エネルギーの利用、とりわけ太陽光・風力が有力である。 • 風力発電の利用は、デンマークはじめ、欧米で風車開発が進められ、設置・運転の実績が認められ、環境面への配慮から、飛躍的に進化している。

  14. 映画　　「大津波」　／ 「デイ・アフター・トゥモロー」 地球温暖化

  15. 発電方式 燃料分 建設・運用分 全体での炭素排出量 石炭火力 246 24 270 石油火力 188 12 200 LNG火力 138 40 178 原子力 0 6 6 水力 0 5 5 太陽光 0 22 22 風力 0 10 10 波力 0 25 25 地熱 0 6 6 電源別炭素排出量 （出所）関西電力調べ他　　　単位：(g-C/kWh)

  16. 風力発電の貢献 [環境保全] 　・温室効果ガス削減 　・SOx,NOx削減 [エネルギーセキュリティー] 　・エネルギー多様化 　・国産エネルギー [経済効果] ・雇用創出 ・地域経済の活性化

  17. 風速の3乗に比例する 風力エネルギー 運動エネルギー　　　　風車　　　　　回転エネルギー 風力エネルギー＝ 2 × × ＝0.625πR2V3

  18. 風力エネルギー 3

  19. \30万／kW \13~20万／kW \11~15万／kW \20／kWh \9～11／kWh \7～9／kWh 大型化　 ＊風速　6m／s　において 設置コスト 発電コスト 小型　約100kW 中型　約500kW 大型　約１000kW～

  20. 風車の構造　　　（水平軸、アップウインド、増速機　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　＝デンマークコンセプト）風車の構造　　　（水平軸、アップウインド、増速機　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　＝デンマークコンセプト）

  21. 風車の種類 ○構造が比較的簡単○効率が高く、大型化が容易●風向の依存性がある●重量物をタワー上部に設置 水平軸風車 風車 ○風向の依存性がない○重量物はタワーの 　　下部に設置 ●効率が低く、設置面積大　 ●起動時に大きなトルク必要 ●回転軸に曲げモーメント 　　が加わる 垂直軸風車

  22. 風車① （水平軸） オランダ型　1 オランダ型　2 セイルウィング型　

  23. 風車②　（水平軸） アップウィンド リボン型 プロペラ型 多翼型 風車型 ダウンウィンド

  24. 風車③　（水平軸ープロペラ型） 一枚翼 二枚翼 三枚翼

  25. 風車④　（垂直軸　－　抗力型） パドル型 サボニウス1 サボニウス2 S型ロータ

  26. 風車⑤　（垂直軸　－　抗力型） クロスフロー型1 クロスフロー型2 クロスフロー型3

  27. 風車⑥　（垂直軸　－　揚力型） 　ジャイロミル型 ダリウス型1 ダリウス型2

  28. 発電風車の種類（その他の風車）

  29. 出力係数（パワー係数）

  30. 風力発電の原理

  31. 風力発電システム

  32. 風力発電システム構成機器

  33. 風力発電の運転特性

  34. 風速分布 f(V)=(k/c)(V/c)k-1exp{-(V/c)k}

  35. 技術開発の動向：―― • 風力発電機の開発と進歩、コスト低下 • 増速機なし（ギアレス）多極発電機の使用 • 可変ピッチ翼（風速変動に合わせる） • 低速回転・低騒音化 • 電力品位の向上（電圧、周波数） • タワーの新型化（景観、美観、心理） • 大型化の限界、ほか

  36. 風車の発電機

  37. 風力発電導入検討の進め方① ←立地調査 ←風況精査 ←基本設計

  38. 風力発電導入検討の進め方② ←実施設計 ←関係機関等手続き ←建設工事 ←運転・保守

  39. 風力発電有望地域の抽出

  40. 風力発電導入の可能性評価

  41. 風車の建設単価

  42. 風力発電の工事計画①

  43. 風力発電の工事計画②

  44. 風力発電の課題 • 性能評価 (1)風速の予実比較、風況予測 (2)風車の性能特性 (3)トラブル • 環境影響評価 (1)騒音障害　　　環境基準(住宅地、45dB) (2)電波障害 (3)生態系に関する影響 (4)景観に関する影響

  45. 風車運転データ（FTデータより） （稚内市2000年１月７日）

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