風力発電
風力発電は、水力発電に次いで再生可能エネルギーの中では採算性が高く、大規模なものについては天然ガス等の火力や原子力と競争可能なコストまで下がっている。
また、実質的にドイツで始まった「固定価格買取制度」は風力をはじめとした再生エネルギー支援の一般的手法となっている。
大規模に導入しているデンマークにおいては、風力発電の経費は過去20年間で80%以上削減され、通常電力と競争可能な水準まで低下した。温暖化対策費まで考慮すると、欧州における風力は石炭火力より発電経費が一桁少ないとする試算もある。なお、近年の資材の高騰により、装置価格の増加も報告されている。
風力発電は一度設置してしまえば、その後は、化石燃料の価格変動による影響がほぼ保守費用などに限られるため、その分事業が安定化する利点がある。
火力発電を減らして風力発電で代替するにあたっては、出力変動などの対策、および、送電網の拡張や予備発電設備容量の確保等が必要となる。一般的には、一定程度の導入割合までは、その追加費用が実用的な範囲で済むとされる(例:)。欧州では域内での風力発電などの増加に対応した系統の拡張が検討されている。
風力発電(ふうりょくはつでん)とは、風の力でタービンを回して発電すること。風のエネルギーを電力(電気のエネルギー)に変換する。再生可能エネルギーの一つ。
現在、日本では再エネ海域利用法の導入が進んでいる。再エネ海域利用法とは、海外でコストの低下が進み、再生可能エネルギーの最大限の導入と国民負担抑制を両立する観点から重要な洋上風力発電を導入しようとした。しかし海域の占有に関する統一のルールがなく、先行利用者との調整ができていなかった。これらの課題を解決するため、平成30年11月30日に成立、同年の12月7日に公布された。具体的な内容としては自然状況が適切であり、漁業、海運業等の先行利用に支障がなく、発電した電力を供給することができるなどの条件を満たす海域を促進区域と定める。そして、公募によって長期的・安定的・効率的な観点から最も優れている事業者が最大30年その区域の占有許可を得ることができるというものである。現在経済産業省資源エネルギー庁及び国土交通省港湾局は、「秋田県能代市、三種及び男鹿市沖」「秋田県由利本荘市沖(北側と南側)」「千葉県銚子市沖」の3か所(4区域)を促進区域に指定している。
風力発電機の設置工事に必要な期間(工期)は、規模や環境にもよるが、概して他の発電方式よりも短い。1基では通常3か月から4か月とされる。20基程度では10か月から11か月、50基から100基程度の大規模な集合型風力発電所でも1年から2年ほどの例がある。 デンマークの沖合6-15kmに2MW基を80基、合計160MWを建設した実例では、現場での建設作業は約半年、製造から含めても約1年半で済んでいる。これは他の大規模集中型発電所(原発や地熱発電所など)に比べると格段に短い。これは需要構造の変化への対応や機器の更新を容易にする他、工事期間中の利子も低く抑える効果がある。例えば、下記のような利益が得られる。
集中型発電所では工期が長い分、将来の需要増加の可能性を見越して常に多めに設備を建設しておく必要があり、また一基当たりの容量が大きい分、見込み違いによる無駄も多くなりやすい。しかし風力のような小規模分散型電源を用いる場合は、比較的短期かつ小さい単位での増設や移設が可能である。
定期保守や修理に要する期間が短い(さらに多くの場合、個々の設備ごとに時期をずらして行うことが可能である)ため、系全体の稼働可能率をその分高くできる。
風力原動機はローターの直径が大型化するに伴い効率が向上し、採算性も向上する。地上付近では地面や障害物等による摩擦があり、高所の方がより効率よく風を捉えられるのが大きな理由である。このため発電事業用の風力原動機は大型化する傾向にある。2005年は、世界的に2.5MWクラスが中心であった。2008年には5MWの機種も登場している。しかしながら、保守の観点から考えるならば、ロータ径が大型化するにつれて、タワーは高くなり、ブレードは長くなることから、点検や補修に困難が生じやすくなる。
発電量はローターの半径の2乗、風速の3乗に比例する。効率は最高59%である(ベッツの法則)。1919年、ドイツのアルバート・ベッツにより導き出された。
日本メーカーでは1MWクラスが主流であったが、近年、2MWから2.4MWクラスのものが商品化された。また、家庭への普及を狙って小規模の風力原動機を商品開拓する動きもある。
九州大学の研究者を中心に、海上に巨大な風力発電所を造り、新しいエネルギーとして活用しようという構想の研究会が発足している。 構想によると、海上にはちのす状に浮かべた六角形のコンクリート構造物(一辺300メートル)の上に、従来の2倍以上の風力を得る直径100メートルの風力原動機を設置。送電線は使わず、得られた電力で海水を電気分解して水素を作り、その水素を船で陸に輸送して水素発電や燃料電池に使うというもの。高強度の新素材や効率的な風車、水素貯蔵などの最新技術を組み合わせ、原発1基分に相当する100万キロワット級の発電を低コストで目指している。新素材の耐用年数は100年以上とされ、発電コストは原発の半分以下に抑えられる。六角形の浮体の内部を養殖場にすることで、漁業補償の問題も解決できるとしている。資金の目途が付けば6年から7年で技術確立が可能としている。