通り風が吹くので、あまりにも風車の羽根行う風力タービンを。これらの巨大な羽根付きの機械は1、000年以上前から存在しており、ペルシャで最初の風車が西暦800年頃に登場しました。
これらの初期の風車は、その名前が示すとおりに使用されていました—風車でした。風は風車の羽根またはブレードを回転させ、中心軸を回転させます。次に、通常は大きくて平らな石でできている製粉機を回転させて、小麦粉やその他の穀物製品を生産します。これらの風車は、都市や家に水を汲み上げるという別の重要な目的も果たしました。製粉所を回転させるのではなく、風車の回転を使用してポンプを駆動することができます。
風車は古くから存在していましたが、風力タービンは、米国で電力生産のために作成された最初の既知の風力タービンが、オハイオ州の彼の邸宅のために電力を生成するために発明者チャールズブラシによって建設されたおよそ1888年以来存在しています。風力タービンは、ブレードの回転エネルギーを単にミルの回転や水汲みなどのより機械的な仕事に変換するのではなく、ブレードの回転から電気を生成するために使用されます。
「米国の風力タービンの高さは約280フィート（85メートル）ですが、古い風車は通常80フィート（24メートル）を超えることはありません」と、エンジニアで受賞歴のあるUnprofessionalEngineeringポッドキャストのホストであるJamesHerzing氏は述べています。、電子メールのインタビューで。「帆やブレードのサイズも大きな違いです。風車は伝統的にホイールの直径で測定され、ブレード全体で8フィートが測定される8フィート（2メートル）の風車を見るのは珍しいことではありません。風一方、タービンは100フィート（30メートル）をはるかに超える単一のブレードを持つことができます。」
風車のしくみ
風車は文明にとって最も古く、最も重要な機械の一部であり、一般に水を汲み上げたり穀物を製粉したりするために使用されますが、はるかに新しい風力タービン技術とは他にも機能的な違いがあります。
風車のブレードは地面に近いため、回転するには地面近くの気流を利用する必要があります。風の流れは一般に、より高い大気よりも地球の表面に近いため、風車はできるだけ多くの風を捕らえるために大きなブレードを備えている必要があります。
風車は西暦800年頃から存在していましたが、1800年代半ばに人気が広まりました。1850年以降の数十年間の産業革命に端を発し、ポンプや工場に電力を供給し、その他のエネルギー需要に対応するために、米国だけで600万台以上の機械式風車が設置されました。
この人気は、機械的エネルギー発生器としての風車のシンプルさに駆り立てられました。多くの羽根を備えた風車を設置するだけで、無料の機械的エネルギー源にすばやくアクセスできます。ブレードの回転により、その回転エネルギーを使用してギアを介して機械を駆動したり、単純な吸水ロッドポンプで地面から水を押したり引いたりすることができます。
風車が現代の産業全体に普及するにつれて、別の発明も開発され、洗練されていました。それは発電機です。
発電機は、風が吹いているときに風車を使用できるだけでなく、回転エネルギーを電気に変換して蓄えることができます。したがって、風力タービンの開発は、風力エネルギー利用装置を完成させるための次のステップでした。
風力タービンのしくみ
より強い気流を捕らえるために、風力タービンは風車よりも数百フィート高く空に到達します。風車と同じ機能原理（風を回転エネルギーに変える）を使用しますが、次に行うことは異なります。風力タービンの内部には発電機があり、通常は回転するベーンロッドに直接接続されています。発電機を回転させることにより、バッテリーの充電、グリッドへの供給、または電子機器の直接実行に使用できる電流が生成されます。これがどのように機能するかを理解する最良の方法は、モーターを検討することですが、逆です。電気モーターは電気を使用して運動を生成し、風力タービンは運動を使用して電気を生成します。
より具体的には、風力タービンのブレードは、風の運動エネルギー（運動によって生成されるエネルギー）を捕捉し、それを回転エネルギーに変換します。この回転エネルギーは、発電機の速度を上げるために一連のギアを介して供給されます。
これらのタービンは通常、時速5〜10マイル（時速8〜16 km）の風速でエネルギーを生成し始め、時速60マイル（96 kph）近くの高速で停止するため、誤動作したり損傷したりすることはありません。アメリカ風力エネルギー協会。
風力タービンは電気を生成しますが、技術的には風車ほど効率的ではありません。風力タービンの最大効率は59％で、これはベッツの法則として知られています。これは、風のエネルギーをすべて利用できないことと、回転エネルギーを機械的エネルギーに変換する際の非効率性によるものです。
古代の技術から未来のエネルギーへ
風力タービンは非効率的ですが、風力を利用し、電力を生み出す未来の方法です。ジェームズは、「風力タービンは、炭素燃料への依存を減らし、最終的には排除するための不可欠な部分だと考えています。典型的な風力プロジェクトは、6か月以内に炭素フットプリントを返済し、数十年のゼロエミッションエネルギーを提供します。実際、スコットランドなどの一部の国では、風力エネルギーに十分な投資を行っているため、2つのスコットランドに燃料を供給するのに十分な電力を生成できます。」
2018年、風力発電は世界の電力の約5％を生成し、水力発電に次ぐ2番目に大きな再生可能エネルギー源になりました。初期のペルシャおよび中国文明の機械的バックボーンとしての風車の最初の使用から、今日の大規模な風力タービンまで、基盤となる技術はここにとどまります。
今それは興味深いです
風力タービンには、角運動量を一定に保つためにブレードが3つしかありません。3つのブレードを使用すると、1つが上を向くと、2つが下を向いて角度を付け、力のバランスが完全に取れます。風力タービンに3つ以上のブレードがある場合、それらは不安定であるか、重すぎて効率的ではありません。
