質問: 羽数と発電効率について 風力発電について調べています。 工作用紙で換気扇のような羽(羽数が3枚、4枚、8枚など。外径、内径、風速は一定。)を作り、扇風機からの風を当てて電圧を測りましたが、羽数と発電効率の関係についてよく分かりませんでした。 羽数が多いほど電圧が高くなるのでしょうか?一番電圧が高くなる羽数や、なぜその枚数なのかを関係式などを使い詳しく教えていただければ幸いです。
回答: 羽根の数はその風車がどのような風速で最大の効率になるかにかかっています。羽根が多いほうが風速の小さい時に効率が良くなります。風力発電とはまず風の運動エネルギを羽根の回転エネルギに変換するのですから、効率よく発電している羽根の後ろに回ってみると風が感じられないというのが本当です。ですから現在あちこちに設置されている大型の三枚羽根の風車がゆっくりゆっくり回っているのは美しい光景ですが風速の不足でぜんぜん効率よく発電できていない常態なのです。あんなんでは羽根のうしろに回っても風車が無いのと同じくらい風が気持ちよく吹いてくるだろうと想像できるでしょう。2枚羽根3枚羽根の風車では羽根が見えなくなるほどの回転数で回っている時が設計上の定格回転で最大効率となります。一方多くの羽根を持つ風車ではそよ風を羽根の後ろに漏らさないようにエネルギ変換できるので小さな風速で最大効率となりますが反面強風の際には回転数が上がらず効率が悪くなるということになります。