風力タービンの毎日の発電量は固定値ではなく、主に次の 3 つの主要な要因によって決まります。
1. ファン容量(定格電力)
これは、風力タービンが最適な条件下で出力できる最大電力であり、キロワット (kW) またはメガワット (MW) で測定されます。
共通仕様:
小型扇風機(家庭用など):10kW~100kW
商用陸上風力タービン:2MW~5MW(現在主流)
大型洋上風力タービン:6MW~15MW以上(インペラ直径が230メートルを超える14MW風力タービンなど)
2. 風速(最も重要な要素)
風力タービンの発電量は風速と三乗の関係にあり、風速がわずかに上昇するだけで発電量が大幅に増加する可能性があります。
風速の低下(通常 3~4 m/s 程度):風力タービンが発電を開始します。
定格風速(通常 12 ~ 15 m/s 程度):ファンが定格出力に達して発電します。
カットアウト風速(通常25m/秒程度):安全確保のためファンを停止します。
理想的な風速範囲: ファンは主に定格風速よりも低い速度で動作するため、実際の平均出力は定格電力よりもはるかに低くなります。
3. 風力エネルギー利用率(設備利用率)
これは風力タービンの「稼働効率」を測る重要な指標であり、一定期間の実際の発電量と理論上の最大発電量(連続最大容量時)の比率を指します。
陸上風力タービン: 通常 25% - 40% (風力資源、地形、ダウンタイムメンテナンスなどの影響を受ける)。
洋上風力タービン: 通常 40% -50%+(洋上の風はより強く安定しています)。
理論計算と例
計算式:
1日あたりの発電量(kWh)=定格電力(kW)×24時間×設備利用率
例えば
一般的な 3 MW (3000 kW) の陸上風力タービンが、条件が良好で設備利用率が 35% の風力発電所に設置されていると仮定します。
1日の発電量=3000kW×24時間×0.35=25200kWh
つまり、この風力タービンは 1 日あたり平均約 25,000 kWh の電力を生成します。
重要な概念:比較と重要性
家庭の電力消費量と比較:中国の一般家庭の年間平均電力消費量は約2,000~3,000kWhです。前述の3MW風力タービンは、1日あたり約10世帯に年間を通して電力を供給できます。
石炭火力発電との比較:標準石炭(1kWhあたり約300グラムの石炭)を使用して25,000kWhの電力を発電する場合、標準石炭約7.5トンを節約し、約20トンの二酸化炭素排出量を削減することに相当します。
実際の変動性:風力タービンは、ある日にはフル稼働(24時間×3MW=72000度)する場合もありますが、メンテナンス期間中は風が全く吹かなかったり、発電量がゼロになる場合もあります。上記の計算値は、長期統計の平均値です。
まとめ
主流の2~3MW陸上風力タービンは、良好な風況下では平均1日あたり15,000~25,000kWhの電力を発電できます。ただし、風力タービンや風力発電所によって発電量に大きな差があるため、具体的な数値は、風力タービンのモデル、設置場所、メンテナンスレベルなど、実際の風況データに基づいて決定する必要があります。