小型風力発電システムの設置とメンテナンス

風力発電システムのメーカー、または購入した販売店が、小型風力発電システムの設置をサポートしてくれるはずです。ご自身で設置することも可能ですが、作業を始める前に、以下の点についてご自身で考えてみてください。

• 適切なセメント基礎を施工できますか?
• リフトを利用でき、安全にタワーを建てる方法はありますか?
• 交流 (AC) 配線と直流 (DC) 配線の違いを知っていますか?
• タービンを安全に配線できるだけの電気の知識はありますか?
• バッテリーを安全に取り扱い、取り付ける方法を知っていますか?

上記の質問のいずれかに「いいえ」と答えた場合は、システムインテグレーターまたは設置業者にシステムの設置を依頼することをお勧めします。メーカーに問い合わせるか、州のエネルギー事務所や地域の電力会社に連絡して、地元のシステム設置業者のリストを入手してください。また、風力発電システムのサービスプロバイダーについては、イエローページ（電話帳）で調べることもできます。

信頼できる設置業者は、許可取得などの追加サービスを提供している場合があります。設置業者が電気技師の資格を持っているかどうかを確認し、実績を照会して確認してください。また、ベタービジネスビューローに問い合わせるのも良いでしょう。

適切な設置とメンテナンスを行えば、小型風力発電システムは最大20年以上も持続します。年間メンテナンスには以下の内容が含まれます。

• 必要に応じてボルトと電気接続を点検し、締め付ける
• 機械の腐食や支線の張力の点検
• タービンブレードの先端テープが摩耗していないか確認し、必要に応じて交換する
• 必要に応じて、10 年後にタービンブレードおよび/またはベアリングを交換します。

システムを保守する専門知識がない場合は、インストーラーがサービスおよび保守プログラムを提供する場合があります。

風力発電システムの最適な設置場所選びについては、システムメーカーまたは販売店にご相談ください。一般的な考慮事項としては、以下のようなものがあります。

• 風力資源に関する考慮事項– 複雑な地形に住んでいる場合は、設置場所の選択に注意してください。たとえば、風力タービンを丘の頂上または風の強い側に設置すると、同じ敷地内の谷間や丘の風下側（風が当たらない側）に設置する場合よりも、卓越風を受けやすくなります。同じ敷地内でもさまざまな風源があります。年間風速を測定または調べることに加えて、サイトの卓越風向も知っておく必要があります。地形に加えて、木、家、小屋などの既存の障害物を考慮する必要があります。また、新しい建物やまだ完全に成長していない木など、将来的に障害となるものについても計画する必要があります。タービンは、建物や木の風上に設置する必要があり、300 フィート以内にあるものよりも 30 フィート高くする必要があります。
• システムの考慮事項– メンテナンスのためにタワーを上げ下げできる十分なスペースを確保してください。タワーに支線がある場合は、支線用のスペースも確保する必要があります。システムが独立型か系統連系型かにかかわらず、タービンと負荷（住宅、バッテリー、送水ポンプなど）間の配線の長さも考慮する必要があります。配線抵抗によってかなりの量の電力が失われる可能性があります。配線が長いほど、損失電力も大きくなります。使用する配線の数や太さも増加すると、設置コストも増加します。配線損失は、交流（AC）ではなく直流（DC）の場合に大きくなります。配線が長い場合は、DCをACに変換することをお勧めします。

住宅用途で使用される小型風力タービンのサイズは、通常、発電したい電力量に応じて 400 ワットから 20 キロワットの範囲になります。

一般的な家庭では、年間約10,932キロワット時（月間約911キロワット時）の電力を消費します。地域の平均風速にもよりますが、この需要に大きく貢献するには、5～15キロワットの風力タービンが必要になります。年間平均風速が時速14マイル（秒速6.26メートル）の地域では、1.5キロワットの風力タービンで月間300キロワット時の電力を必要とする家庭のニーズを満たすことができます。

必要な風力タービンのサイズを決めるには、まずエネルギー予算を立てましょう。エネルギー効率は通常、エネルギー生産よりも費用が安いため、家庭での電力使用量を減らす方が費用対効果が高く、必要な風力タービンのサイズも小さくなるでしょう。

風力タービンのタワーの高さも、タービンの発電量に影響します。必要なタワーの高さを決定する際には、メーカーにご相談ください。

風力タービンからの年間エネルギー出力（キロワット時/年）を推定することが、風力タービンとタワーがニーズを満たすのに十分な電力を生産できるかどうかを判断する最良の方法です。

風力タービンメーカーは、期待できる発電量の見積もりをお手伝いします。メーカーは以下の要素に基づいて計算を行います。

• 特定の風力タービンの出力曲線
• あなたのサイトの年間平均風速
• 使用予定のタワーの高さ
• 風の頻度分布 – 平均的な 1 年間に各風速で風が吹く時間数の推定値。

製造元は、サイトの標高に合わせてこの計算を調整する必要があります。

特定の風力タービンの性能を予備的に見積もるには、次の式を使用できます。

AEO = 0.01328 D²V³

どこ：

• AEO = 年間エネルギー出力（キロワット時/年）
• D = ローター直径（フィート）
• V = あなたのサイトの年間平均風速（マイル/時（mph））

注: 電力とエネルギーの違いは、電力 (キロワット) は電気が消費される速度であるのに対し、エネルギー (キロワット時) は消費される量であることです。

小型風力発電システムは、電力系統に接続することができます。これは系統連系システムと呼ばれます。系統連系風力タービンは、照明、家電製品、電気暖房などに使用する電力会社から供給される電力の消費量を削減できます。タービンが必要な電力を供給できない場合は、電力会社がその差額を補填します。風力システムが家庭の電力需要を上回る電力を発電した場合、余剰電力は電力会社に送電または売却されます。

このタイプの系統接続では、風力タービンは電力系統が利用可能な場合にのみ稼働します。停電時には、安全上の理由から風力タービンを停止する必要があります。

グリッド接続システムは、次の条件が存在する場合に実用的になります。

• 年間平均風速が時速 10 マイル (毎秒 4.5 メートル) 以上の地域に住んでいます。
• あなたの地域では、公益事業から供給される電気は高価です (1 キロワット時あたり約 10 ～ 15 セント)。
• システムを電力網に接続するための公益事業の要件は、法外に高価なものではありません。

余剰電力の販売や風力タービンの購入には、優れたインセンティブがあります。連邦規制（具体的には1978年公益事業規制政策法（PURPA））では、電力会社に対し、小規模風力発電システムに接続し、そこから電力を購入することが義務付けられています。ただし、配電線に接続する前に、電力品質や安全性に関する懸念事項に対処するため、電力会社に連絡を取ることをお勧めします。

電力会社から、システムを電力網に接続するための要件リストが提供されます。詳細については、グリッド接続された家庭用エネルギーシステム。

風力発電は、配電システムや電力網に接続されていない、独立型システムとも呼ばれるオフグリッドシステムで使用できます。このような用途では、小型風力発電システムは、他のコンポーネントと組み合わせて使用​​できます。これには、小型太陽光発電システム– ハイブリッド電力システムを構築する。ハイブリッド電力システムは、最寄りの電力線から遠く離れた住宅、農場、さらにはコミュニティ全体（例えば共同住宅プロジェクト）に、信頼性の高いオフグリッド電力を供給することができます。

以下の項目があなたの状況に当てはまる場合、オフグリッドのハイブリッド電気システムが実用的である可能性があります。

• 年間平均風速が時速 9 マイル (毎秒 4.0 メートル) 以上の地域に住んでいます。
• 電力網への接続が不可能、または高額な延長工事が必要となる。遠隔地まで送電線を敷設して電力網に接続するコストは、地形にもよりますが、1マイルあたり15,000ドルから50,000ドル以上と、法外な金額になる可能性があります。
• 電力会社からのエネルギー自立を実現したいと考えています。
• クリーンな電力を生成したいと考えています。

詳細については、「オフグリッドでのシステムの操作」を参照してください。