小型風力発電

●小型風力発電 FX EVO 16-20-OK

小型風力発電
小型風力発電機で唯一のタワー高さ40m、クラス最高レベルの発電量、耐久性、安全性でFITによる収益を確実なものにします。

特 徴
  1. 風速8m/sで定格出力に到達する高い発電能力。
  2. 機器の故障や停電による電源喪失時でも確実に動作するネガティブブレーキローターシステム及びヨー固定ブレーキ。
  3. 固定ピッチ、ギアレス機構によるシンプルな設計によりトラブル発生率を抑え、ランニングコスト削減を実現しました。
  4. 風速93m/sにも耐えるブレード。
  5. 耐風速クラスⅠの強固な設計。

小型風力発電 小型風力発電
※注)年間発電量は、風の出現率、地形、乱流の度合いにより影響されますので、必ずしも保証されるものではありません。


小型風力発電 1.国内唯一のタワー高さ40mには2つの大きな理由があるのです。
a.高くなればなるほど風速も高くなる。
風力発電機の設置を計画するに当たってまず最初に検証するのはその場所における風速ですが、この風速は高度が上がるにつれて高くなる傾向にあります。 さらにタワーを高くすることによるもう一つの効果があります。
b.高くなればなるほど乱流の影響が少なくなる。
発電と関係する風は単純に風速だけで計ることはできません。風力発電を計画する際に風速だけが注目されがちですが、実はこれと同じくらい検証せねばならないのが”乱流”です。風力発電機の能力を下げる要因の一つに樹木や地形などで乱された空気の流れ=乱流がありますが、これは高度が低くなるほど顕著になり逆に高度が高くなるにつれて乱流が少ない風=整流になります。大型風力発電機がなぜ高いタワーの上にあるかというのは、十分な風速があるだけでなく乱流を極力含まない整流=風力発電に適した風を得る為でもあるのです。また、乱流は風力発電機の寿命を縮める原因にもなります。
つまり、タワー高さ40mの理由とは、風力発電に適した良好な風=(十分な風速+整流に近い風)を得るためなのです。

2. 20kwクラスで唯一の耐風速クラスⅠ
タワー高さが高くなるに従い、設計条件の耐風速もおのずと厳しくなります。特にタワー高さが40mになると耐風速クラスⅠでないと日本の殆どの地域では設置することが難しくなります。しかし、それだけではありません。20年間のFIT期間を考慮した場合の十分な耐久性、信頼性、また頻繁なメンテナンスを必要としないこと。このようなことを長期的に考えれば耐風速クラスⅠでなるべく部品点数を減らし強固に設計すべきなのです。 

3.シンプルな設計=高い発電効率と強固な耐久性、メンテナンス性の向上とランニングコストの削減を実現します。
FX-EVOの発電システムはブレードが付いているハブが発電機に直接取り付けられており、エネルギーロスの原因となる増速機などを介さない直接伝達方式なので風のエネルギーを無駄なくダイレクトに発電機に伝える高い発電効率が特徴です。また、このクラスでの耐久性、メンテナンスコストの削減を考えて極めて工作精度の高いブレードによる失速制御方式を採用し、これにより部品点数を削減することで耐久性を向上させるだけでなく交換する部品の数と頻度を抑えることでランニングコストの削減にも繋がります。また、ナセルのケーシングはこのクラスでは類のない厚めの鋼板を用いた堅牢な一体型のモノコック構造であり、ケーシングの強度が高いのみならず、この剛性の高いケーシングに部品を取り付けることでナセル全体の耐久性の向上と防音・防振にも貢献しております。

4.風力発電機の発電能力を最も左右するもの=ブレード
初めて風力発電機を目にしたときにまず最初に気にされるのが発電能力です。いくら20kw未満の枠組みとはいえ、その限られた中で少しでもたくさん発電できることが理想です。このようなことからまず注目されるのが発電機の発電能力なのですが、これ以上にもっと大切なのは定格風速がどこまで低いのか、つまりどれだけ低い風速で発電できるのかが挙げられます。同じ出力なら定格風速は低ければ低いほど発電量が上がる=売電収益があがります。この定格風速を決定付ける要素のひとつがブレード(羽)の形状と受風面積です。まず、受風面積が広ければ広いほど受ける風のエネルギーはより多くなる=定格風速は下がります。しかし同じように大切なのがブレードの形状です。いくらブレードの直径を広くとる=受風面積を広くとってもブレードの形状が流体力学的に洗礼されたものでなければ風のエネルギーを効率よく取り出すことができません。FX-EVOのブレードはCAD/CAMを用いて理論的に導き出された形状を忠実に実物として再現しております。一見すると小型風車ではよく見られるブレード形状をしていますが、よく見ると鳥の羽根を連想させる3次元の流れるような形状を有しています。これはいかに効率よく風からエネルギーを取り出すかを追求した結果であり、更に定格風速8m/sという高い性能を生み出す基になったのです。

小型風力発電 5.類を見ない高い耐久性のブレード
このブレードは既に述べられたような風のエネルギーをうまく取り出すことに優れているだけではありません。写真は風速93m/sを想定した荷重テストを行ったものですが、このような過酷な状況を想定した荷重でもびくともしません。流体力学的なデザインと材料力学的なデザインは時として相反してしまい、その両方をうまく両立させるのは容易なことではありません。このブレードの特徴をまとめて言えば高い効率で風のエネルギーを取り出せるデザインと比類なき堅牢さを見事に両立させたものであることです。

小型風力発電6.ハブ
一見すると普通に見えるハブですが、こちらについてもCAD/CAMによる鋳型を用いたダクタイル鋳鋼でできています。溶接構造とは違い品質が均一であるので耐久性により優れ、鋳型を用いた製作のため3つのブレード取付部の角度をより正確に出せるため偏心荷重の発生が少なく、騒音や振動を抑えてベアリングなどの寿命を延ばすことに貢献しています。

7.ネガティブ ブレーキ ローターシステム
制御系の電源喪失時にローターを確実に停止・ロックさせることによりローターの不意の回転による事故を防止する機構です。また、このシステムは台風における停電という風力発電機が制御不能に陥りやすい最悪の事態であってもローターを停止・固定することで強風による過回転の事故を未然に防ぐフェールセフティ機構にもなっています。

8.ヨーブレーキシステム
ヨーは常にブレーキが掛けられており、風向きに対して方向を決められたナセルを確実に固定します。また、停電などで制御系の電源が失われても制動力を保持し確実にヨーを固定することで破損や事故を防止します。