風力発電
個々の風車やWF単位で出力を平滑化するには、下記の対策が有効とされる。
大型のブレード自体の慣性力を利用する。風の強い時に回転数を動的に上げて運動エネルギーを蓄え、風が弱くなった時に利用することで、発電機の出力を平滑化する。
一部の風車を調整力としてリザーブし、適宜解列などを行うことでWF全体の出力を平滑化する。
電力を一時的に蓄電池に貯蔵する。
系統連系部(インバータなど)に力率の調整能力を付与する。
フライホイールによる慣性回転や油圧・ガス圧・空気圧(圧縮空気)による蓄圧によってエネルギーを貯蔵する。例えば圧縮空気を用いた研究例では、15%のコストの追加で稼働率を34%から93%に引き上げられるという報告がある。
局地的な気象解析を行い、リアルタイムで発電量を予測する(#事前調査と発電量予測参照)。
この他、風力発電で得られた電力から水素を製造する手法も研究されている。
風力発電の課題のひとつに騒音対策・低周波対策がある。
人家に近接して設置された場合に、近隣住民がめまい・動悸・耳鳴りなどの違和感を訴える例が出てきた。ブレードやタービン部が出す風切り音などの騒音や低周波振動が原因だろうと指摘されるようになった。日本各地で建設反対運動が起き、ドイツでは建設済みの発電所の撤去を命じる判決も出た。
騒音・低周波などが報道などで知られるようになり、設置計画に対して予定地の住民の反対運動がおきる例も出たため、騒音や低周波の対策が研究され、対策が検討されたり、それが具体的に打たれるようになった。
技術的な改善策の1つが、ブレードの翼断面の改良である。昔の風車では航空機用の翼断面を用いていたため、翼端周速が100m/sから120m/sに達し、騒音を大きくする要因となっていた。この翼端周速は風車専用の翼断面(厚翼)を用いることで大幅に低下し、現在は大型機でも60m/s程度となっている。さらに、多極式発電機の採用によるギアレス化(ギアノイズを排除)、ダウンウインド型からアップウインド型への移行(タワー下流の乱れた気流を横切る音を排除)などの対策により、騒音は200m-300m程度離れれば周囲の風音と区別がつかない水準(または「冷蔵庫程度の騒音」)にまで減少する。
異なる場所に分散して設置された風車同士は、距離が離れるに従って、出力変動の相関性が低くなる。特に速い(高い周波数の)変動においてこの傾向は顕著となり、合計の出力がある程度平滑される。このため出力の平準化には、分散配置が有効とされる。ただし、完全に変動が無くなるわけではない。
大規模化と分散配置により、大きな変動は残るものの、全体でみた変化の速度が遅くなり、電力網によるサポートがより容易となる。オランダ内の海岸沿いの6地域でを対象とした調査では、数時間程度の間隔で出力に大きな変動が見られるが、100万kW規模の変動が起こる確率は、その規模の火力発電設備が強制停止される頻度と同程度であると報告されている。
小規模な導入量では、出力変動への対策コストは必要以上に高く算出される。
系統連系する際に許容できる導入量の見積もりは、シミュレーションの前提条件の小さな違いで大きく異なる結果となる。このため変動の許容量を必要以上に小さく見積もっている例も散見される。
課題 → 解決策の例 という形式で記述する。
出力電力の不安定性、不確実性。風速の変動に伴って、出力の電圧や力率が需要と関係なく変動する。 → 蓄エネルギーシステムと併用する。
風力原動機を設置する場所の風況が発電の採算性に大きく影響する。 → 事前の調査、試算を正確に行う。ひとつの業者の提示する数字を盲信せず、複数の業者や研究者に試算させ、数字と数字を比較して、各試算の信憑性を検討する。試算で採算が取れないと判明した場所では無理に建造することは止める。
陸上に設置する場合で周囲に住宅がある場合は、騒音被害を与える場合がある。→ 人家が無い海岸や洋上に設置することで、住宅から距離を離す。
陸上に設置する場合は、周辺の環境への悪影響が生じる場合がある。(地元が景観や森林の破壊を理由に反対することもあり、日本では蔵王連峰の景勝地「御釜」周辺での計画が宮城県知事などによる反対で中止された例がある。) → 洋上ならば比較的、環境問題が生じにくい。(秋田県の洋上風力プロジェクトは成功している。)