風力発電機の構造

風力発電の風車のタイプにはいろいろありますが、大型のものは細い3枚羽のことが多いです。下記に詳しい解説があります。日本語の風車のweb解説や本は少ないのが不思議です。
https://en.wikipedia.org/wiki/Wind_turbine_design
風力エネルギーの16/27=59.3%以上は発電に使えないというBetzの法則(Albert Betz 1919)が最大効率を与えています。下記はオランダのデルフト工大の講義。

https://en.wikipedia.org/wiki/File:Simple_Betz%27_Law_Proof.pdf
羽根の形状は流体力学のいい練習問題のようです(他の系では起こらない現象が重要になる、とのこと。下記は英語とクロアチア語のページしかありません)
https://en.wikipedia.org/wiki/Wind-turbine_aerodynamics
それによれば、風力発電機では、羽根先端の速度は風速の6~7倍になるとのこと。
揚力比は、風力発電機の羽根では120になることもあるが、通常の飛行機では15とのことです。
材質は炭素繊維強化樹脂が多いようです。
形状は、上記ページに外形の写真がいくつかありますが、いろいろです。断面形状は見つかりませんでした(秘密?)
日本で大規模に使うとしたら、折り畳み傘やラジオのロッドアンテナのように台風が来たら1日くらいかけて縮められるようにしたいですね。羽根3枚の差し渡しが東京都庁ビルくらいだとすると、ねじれた形を持つ羽根を縮めたり畳んだりするときの継ぎ目の強度など、技術的に大変難しいと思います。
下記動画は破壊事故です。8分30秒ごろからの第一位がすごいです。
https://www.youtube.com/watch?v=nemy4TD4I3A

下記は建設中に落としただけでくちゃくちゃに壊れています。
https://www.youtube.com/watch?v=agZj-1NzP6M
また、方向制御は風見鶏式は難しいのでセンサーとモーターで動いているとのことです。見ていると、方向を変えているのが分かります。羽根の軸に対する回転角も制御しているようです。

a wind vane, a weather vane, a weathercock 風見鶏
a vane 風見、風車、タービン等の羽根
a wind turbine 風力発電機 ターバイン と発音していますね。
When a wind turbine fails, the consequence can be dire. 「ダイ」ア 悲惨な、ものすごい 風力発電機が故障すると、その結果は悲惨なものになることがあります。
lift-to-drag ratio 揚力比
lift 揚力 物体に流れに垂直に働く力
drag 抗力 物体に流れに平行に働く力
stall 失速  羽根が固定のものは、風速が速くなると失速が起こるように設計して壊れないようにするようです
furl 巻き上げ 羽根の風に対する角度(pitch角)を変えて壊れないようにする ファーる
※ダイソンの掃除機や風力発電機、また石炭粉のEAGLE炉など、流体力学は単純そうで奥が深いですね。シミュレーションで楽しいことがいろいろできそうです。
yaw ヨー 風に対する風車や飛行機全体としての角度
a sailplane = a glider セイる「プれ」イン sailは「帆」
a glider グライダー
centrifugal force セントリ「フュ」ーガる 遠心力
a centrifuge 「セ」ントリフュージ 遠心分離機

Rotation speed must be controlled for efficient power generation and to keep the turbine components within speed and torque limits. The centrifugal force on the blades increases as the square of the rotation speed, which makes this structure sensitive to overspeed. 遠心力が速度の二乗なので、速度の上限が厳しいわけです。
survival speed 耐久最大風速 (通常40m/s, 大きいもので72m/s) 台風がくるところではもっと必要かもしれません。

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