電験3種過去問【2012年電力 問5】

【新エネルギー発電】風力発電に関する記述《空所問題》

 風力発電に関する記述として、誤っているものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

(1)風力発電は、風の力で風力発電機を回転させて電気を発生させる発電方式である。風が得られれば燃焼によらずパワーを得ることができるため、発電するときにCO2を排出しない再生可能エネルギーである。

(2)風車で取り出せるパワーは風速に比例するため、発電量は風速に左右される。このため、安定して強い風が吹く場所が好ましい。

(3)離島においては、風力発電に適した地域が多く存在する。離島の電力供給にディーゼル発電機を使用している場合、風力発電を導入すれば、そのディーゼル発電機の重油の使用量を減らす可能性がある。

(4)一般的に、風力発電では同期発電機、永久磁石式発電機、誘導発電機が用いられる。特に、大形の風力発電機には、同期発電機又は誘導発電機が使われている。

(5)風力発電では、翼が風を切るため騒音を発生する。風力発電を設置する場所によっては、この騒音が問題となる場合がある。この騒音対策として、翼の形を工夫して騒音を低減している。

解答と解説はこちら

解答

(2)

解説

(2)風車で取り出せるパワーは風速(誤)に比例⇒(正)の3乗に比例するため、発電量は風速に左右される。このため、安定して強い風が吹く場所が好ましい。

風車の受けるエネルギー

風速をv[m/s]、空気の質量をm[kg]とすると、風車の受ける運動エネルギーEは

\(\displaystyle E=\frac{1}{2}mv^2\text{[J]}\)

風車が風を受ける面積がA[m2]、空気の密度をρ[kg/m3]とすると、単位時間に通過する空気の質量m[kg]は

\(\displaystyle m=ρvA\text{[kg/s]}\)

したがって、単位時間に風車が受ける運動エネルギーEが、全て風力発電機出力Pに変換されたとすると、

\(\displaystyle P=\frac{1}{2}mv^2\text{[J/s]}\\
\displaystyle =\frac{1}{2}(ρvA)v^2\text{[J/s]}\\
\displaystyle =\frac{1}{2}ρAv^3\text{[J/s]}\)