機器シリーズ：風力タービン – 小規模からグリッド規模発電まで
機器シリーズ次回は風力タービンに焦点を当てます。風力タービンは自然な空気の動きを利用してタービンを回し、エネルギーを生成します。幅広い縦軸と横軸タービンで製造されています。最小の風力タービンはバッテリー充電やボート/キャラバンの補助電源として使用可能。大型タービンは家庭用電力グリッドの一部として、最大規模はウィンドファーム（風力のみで供給される電力グリッド）の一部として使用されます。
風力タービンの仕組み
風力タービンは、2〜3枚のプロペラをローターに接続し、風エネルギーを低速回転エネルギーに変換するシンプルな原理で動作します。ローターはメインシャフトに接続され、発電機を回転させて電気を生成します。発電機は一般的に制御エレクトロニクス、ギアボックス、可変速ドライブまたは無段変速機、低速入力回転を高速回転に変換するコンポーネントを含みます。風力タービンは風速設計によってクラスI〜IVに分類されます。
風力タービンのメリット
風は無料ですが、タービンには他のコストがかかります。風-ローター効率は風力発電最終価格に影響する多くの要因の一つに過ぎません。ギアボックス、発電機、コンバーターの損傷修理は発電コストを増加させます。ブレードへの塵と昆虫の蓄積がタービン全体の効率を低下させます。タービンタイプも重要で、ほとんどのシナリオで横軸風力タービンが縦軸より優れた性能を発揮します。
風力タービンのタイプ
現代の風力タービンは横軸と縦軸の2カテゴリーに分類されます。
- 横軸風力タービン — 扇風機のようにブレードが地面に垂直。通常2〜3枚ブレードで風上を向く。大型3枚ブレード横軸風力タービンが現在世界の風力発電大部分を生産。一部はダイレクトドライブと呼ばれ、ローターを発電機に直接接続しギアボックスを使用しない。希少材料必要でコスト高。横軸タービン関連問題：蓄積疲労トルク負荷によるギアボックス故障、関連信頼性問題、その他メンテナンスコスト。
- 縦軸風力タービン — メインロータシャフトが垂直に取り付けられる。風上を向く必要がない利点（横軸とは異なる）。ビル設置時に本質的に操舵不要で有利。発電機とギアボックスを地上近くに配置可能でアクセシビリティ向上。残念ながら時間経過とともに発電量は少ない。
風力タービンメンテナンス
風力タービンは他のタービンと同様、信頼性と可用性を維持するために定期メンテナンスが必要です。適切なメンテナンスにより、最良シナリオで最大98%の時間発電可能です。小型コンポーネントは一部モデルに搭載の船内クレーンで吊り上げ可能。ブレード、発電機、ギアボックス等の重量コンポーネントは外部クレーンが必要。その他メンテナンスには以下が含まれます（これに限定されません）：
- ブレードの表面・構造修理
- ブレードの空力性能向上
- ブレード交換
- 制御系リマニュファクチャリング
- ギアボックスと発電機の検査・試験
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