風の統計処理風の統計処理V平均風速
2
2
0
0
)(1≡ ∫
+
−
Tt
Ttdttv
TV
)min10(
Td(t)
からの変位平均平均風速
における瞬間風速の ：時間乱れの大きさ
/
)(
≡−≡ Vtvd(t)
突風率平均風速瞬間最大風速
)
/ ≡
I ：風速の標準偏差 （乱流強度 σ
[ ]1
1
)
≡
T
Vσ/I
I ：風速の標準偏差 （乱流強度 σ
73
[ ] 22
2
221
2 0
0
1
∫
+
−
Tt
Ttdt（v(t)-V）
T＝(t)ｄσ＝
風速の時間変位（続前頁）風速の時間変位（続前頁）
計測時間 ２(s) 5~10 20~30
74
計測時間 ２(s) 5~10 20~30
突風率 1.4~1.5 1.3~1.4 1.2~1.3
利用可能な風力利用可能な風力
2１mVE = 2
２
１mVE
ー時間当たりのエネルギパワー（出力）は単位
風の持つエネルギー =
2
2
1V
dt
dmP
ー時間当たりのエネルギパワー（出力）は単位
=2
A
Vdt
P
積）を受ける面積（受風面風車が風のエネルギー
=
( ) 32
2
1
2
1P ρAV＝VρAV=
3１
22
ρVP/A＝
P/A
ー 単位面積当たりのパワ
風力エネルギー密度≡
75
3
２
１ρVP/A＝ー 単位面積当たりのパワ
風車出力の推計風車出力の推計自然風の持つパワーP
2
1P 3= ρAV
＝， ， ｍ 1000W102kgm/sｍ1A)0.124(kg/
223 ==ρ
(W)610102
100011240
2
1 33××××= V.＝V.P
は車の出力の最大値つまりその場所での風
1022
P’
での場合，たとえば風速
は車の出力の最大値つまりその場所での風
1mA10m/s
59302=
× P.P'＝
P’
76）（
での場合，たとえば風速
W356
1mA10m/s
==
P'
風車発電電力量の具体的推計風車発電電力量の具体的推計(1)推計する風車の設定
出力1.65MW，タワー高さ60ｍ，ローター直径66ｍ
(2)平均風速の高さ補正 0620 == m/.Vm で h(2)平均風速の高さ補正
7
0620
===
n
m/.Vm で h ｈ
平坦な草原 1
m/s.h
zVV
n
hz 02720
606
711
=
×=
×=h 20
(3)風速出現率
4exp
2
2
−= ππV
V
V
Vf(V)
0920.08
exp8
)8(
4exp
2
2
=
−=
−=
ππf
VVf(V)
77
0920.002.7
8
4exp
02.7
8
2)8( =
−= ππf
風車の出力特性（例）風車の出力特性（例）
16001600
400
(kW）
4 8
400
240（ｍ/ｓ）4 8 240（ｍ/ｓ）
年間出現時間年間出現時間
(h).)f( 9280587608 =×
これに各風速での風車出力を乗じて積分すると年間出力が推計できる
[ ]∑ ××= 8760f(V)p(V)Pw
たとえば
kW.)f()P()(P 361052876009204488760888 =××=××= kW.)f()P()(Pw 361052876009204488760888 =××=××=
79
P(8); 風速8m/sでの風車出力
カットイン風速4m/sからカットアウト風速12m/sまで積分すると，ハブ高さでの平均風速7.02m/sに対してハブ高さでの平均風速7.02m/sに対して
3,729，630ｋW となる
設備利用率CF
（％）＝（％）＝定格出力
年間発生電力量25.8100
87601650
3729630100
8760CF ×
××
×=
80
風車(新エネルギー全体で)の課題風車(新エネルギー全体で)の課題
81
風力発電のあまり知られていない部分Google
地中送電変電所
風力発電のあまり知られていない部分
82周辺停電 ⇒ 発電できない（逆潮流不可）
Nikkei
スウェーデンのエネルギー改革
総電力量の総電力量の24.9%24.9%がが
新エネルギ新エネルギ(2002(2002年段階年段階))
風力マクドナルド風力マクドナルド
オフショア風力オフショア風力風力電車風力電車風力電車風力電車
オフショア発電
デンマークデンマークE.ON Climate & Renewables, Nordic Rødsand II havmøllepark
日本の海岸線3万ｋｍ↓↓
洋上発電の可能性
茨城県神栖茨城県神栖http://www.tokyo-np.co.jp/article/ibaraki/20110816/CK2011081602000068.html
風力電力の送電しない使用法風力電力の送電しない使用法
この方法の利点
１）長い海底送電線で電気を陸まで運 ぶ必要がない
２）風の不均一は問題にならない２）風の不均一は問題にならない
３）エネルギーを貯蔵できる
４）現在のエンジンがわずかの改造でそのまま使用できる
オフショア発電酸素
オフショア発電
＋ー
酸素二酸化炭素
海水 電気分解装置 水素 アルコール
(液体燃料)
風力熱変換システム
電力は貯蔵出来ない
↓↓直接発熱：エネルギ貯蔵
浜頓別(北海道)風力温泉
・電力の不安定性は問題にならない
・熱必要量の増える冬期間は一般的に強風・熱必要量の増える冬期間は一般的に強風
で運転効率良
