風力発電

風力発電のメリットとは?風があればいつでも発電できる?

再生可能エネルギーは特別な資源を必要とせず、自然環境の力を借りてエネルギーを得られる純国産エネルギー源として期待されています。
その中でも風力発電は太陽光発電やバイオマス発電、水力発電にはない魅力やメリットがあり、今も研究開発が進んでいます。

この記事では、風力発電にはどのようなメリットがあるのか、風さえあれば発電できるのかなどを解説します。

風力発電とは?発電の仕組みやメリット・デメリットについて知ろう

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風力発電は地球を守るための再生可能エネルギー


世界各地では、地球温暖化の要因の一つとする候変動や異常気象による被害が広がっていおり、その原因に温室効果ガスがあります。
温室効果ガスは、私たちが使用する電化製品などを動かす電力、それを生み出す発電所から排出されるため、私たちの生活、そして経済活動が地球の環境に負担をかけているということになります。

このような状況を改善するために、世界各地で発電方法の見直しが進められ、二酸化炭素を排出しない再生可能エネルギーが注目を集めるようになりました。
太陽光や風力、波力、地熱、バイオマス発電などその種類は様々ですが、風力発電は多くのメリットを持っており、今後のエネルギー事情を支えていく発電の一つとして注目されています。
日本は欧米諸国に比べ導入が遅れていますが、導入件数は増加しており、2016年時点では全国で2,203基、設備容量は335.7万kW(キロワット)まで増えています。

  • 風力発電は、今後のエネルギー事情を支えていく発電の一つとして注目されている
  • 日本の導入件数は増加しており、2016年時点では全国で2,203基、設備容量は335.7万kWまで増えている
  • (出典:経済産業省「なっとく!再生可能エネルギー」再生可能エネルギーとは 総論)
    (出典:経済産業省「なっとく!再生可能エネルギー」再生可能エネルギーとは 風力発電)

    風力発電のメリット


    風力発電は、風の力を電力に変える発電方法です。再生可能エネルギーは二酸化炭素を排出せず、自然の力を借りて発電するため、クリーンな純国産エネルギー源として導入が進んでいます。
    風力発電も風の力で翼を回すことができれば、電力を生み出すため特別な資源を必要とせず、風が吹く場所であれば発電できるというメリットがあります。
    ただし、風さえあれば発電はできるものの、どのような強さの風でもいいというわけではありません。

    風が持つ運動エネルギーは風を受ける面積に比例します。これは風速の3乗に比例して増大する性質を持っているため、理論的には風速が2倍になれば風力エネルギーは8倍になるのです。そのため風力発電を効率的に行うためには、より風の強い場所に設置することが求められます。
    また風の運動エネルギーの最大30~40%程度を電気エネルギーに変換するため、ある程度の風の強さがなければ、多くの電力は得られません。
    大規模な風力発電で電力を賄うのであれば、どのような風でも良いというわけではないのです。

    風があれば発電できるのかという質問に対しては、基本的に風力発電の翼(ブレード)に回転する風を受けられれば発電はできると言えます。
    風さえあれば電力を生み出せるというのは、自然環境にとっても、そして私たちにとってもメリットですが、風力発電の利点はそれだけではありません。
    下記では風力発電のメリットを詳しく紹介します。

    陸上だけでなく洋上でも発電が可能

    風力発電は、強い風が吹く場所に風力発電機を置く必要があります。日本では山岳地帯など、陸上での導入が進んでいますが、条件に合う場所は限定的です。
    しかし風力発電は、陸上だけにしか設置できないわけではありません。強い風さえ受けられれば洋上でも発電が可能です。

    陸上と比較して洋上では風が吹く環境や状況が安定しているため、洋上風力発電システムは注目を集めているのです。
    欧州では大規模な洋上風力発電所の建設が進んでおり、イギリスやデンマークなど海に隣接している利点を活かし、洋上にウィンドファームを建設して風力発電を行っています。

    電力への変換効率が良い

    風力発電は、風の運動エネルギーの30~40%を電気エネルギーに変換するということを述べましたが、数字だけ見るとロスが多いように見えます。
    しかし風力発電はほかの発電と比べて、電気エネルギーへの変換効率が良いことで知られています。

    もちろん風力発電機に用いられている風車の形式や、風速と翼の先端速度の比によって変換効率は異なるため、すべてが同様にこの変換効率となるわけではありません。
    空気力学的損失や機械的損失、電気機械的損失によるロスの割合は、ほかの発電による電気エネルギーへの変換効率より優秀であり、多くの風力を得られるのであれば、効率良く電気エネルギーを得られるということになります。

    夜間でも発電が可能

    同じ再生可能エネルギーの比較として、太陽光発電は再生可能エネルギーの中で最も発電量が多いエネルギーです。
    2017年時点の導入状況は太陽光発電が5.2%なのに対して風力発電は0.6%に留まっています。これだけ見ると太陽光発電の方が圧倒的に発電量は多いですが、太陽光が届かない天候の日や夜間は発電できないというデメリットがあります。
    一方で風力発電は必要な風さえ吹いていれば、時間に関係なく発電できるというメリットがあります。

    設備の導入などに遅れをとっていますが、今後風力発電機の増加や、洋上風力発電の導入が進んでいけば、発電量は増加することになります。
    また、再生可能エネルギーそれぞれの発電には得手不得手があることから、各々のメリットを活かして発電し、日本全国で必要な電力を少しでも補うエネルギーミックスを行っていくことが重要です。

    環境への負担が少ない

    風力発電の大きな利点の一つに環境への負担の少なさが挙がります。
    風力発電を含む再生可能エネルギーの導入は二酸化炭素の排出削減が目的です。
    実際に風力発電は、資源を燃焼してエネルギーを得るわけではないため二酸化炭素は排出しません。

    また風力発電機の設置のために、山林などに機器の設置や変電所などの設備を建設する必要がありますが、火力発電所など集中型の発電所より規模が小さい傾向にあります。
    ただし、バードストライク(鳥の衝突)や動植物の生息・生育環境の消失・分断、水の濁りの発生など周辺環境への影響は少なからず起こっているため、環境への負担はまったくないというわけではありません。

    それでも温室効果ガスの削減に貢献し、設備の建設による大規模な環境変化が起こりにくいという点では自然環境への負担を減らせるメリットがあります。
    現在起こっている問題や課題に関しても、検証や改善は進められているため、今後の発展が期待されます。

  • 陸上と比較して洋上では風が吹く環境や状況が安定しているため、注目を集めている
  • 2017年時点での風力発電の導入状況は、0.6%だった
  • 風力発電は、温室効果ガスの削減に貢献し、設備の建設による大規模な環境変化が起こりにくいという点では自然環境への負担を減らせるメリットがある
  • (出典:経済産業省「なっとく!再生可能エネルギー」再生可能エネルギーとは 風力発電)
    (出典:環境省「地域における再生可能エネルギー事業の事業性評価等に関する手引き(金融機関向け)Ver4.1~風力発電事業編~」,2019)
    (出典:経済産業省「国内外の再生可能エネルギーの現状と今年度の調達価格等算定委員会の論点案」,2019)
    (出典:環境省「風力発電施設に係る環境影響評価の基本的考え方に関する検討会報告書」)

    風力発電のメリットが未来の世界を作る


    再生可能エネルギーは地球温暖化対策として大きな期待が寄せられる発電です。
    その中でも風力発電は、いくつものメリットがあり、発電効率も良く、環境への負担も少ないことから太陽光発電とともに今後のさらなる普及を目指している発電方法です。

    事業者による風力発電も今後導入量が増えていく可能性がありますが、家庭用の風力発電も開発されているため、一人ひとりが地球環境を改善できる方法として、導入も検討していけるようその動向には注目してみてはいかがでしょうか。

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