小型風力発電システムの設置と保守

風力発電システムのメーカー、または購入した販売店は、小型風力発電システムの設置をお手伝いできるはずです。システムを自分でインストールすることもできますが、プロジェクトを始める前に、次の質問を自問してください。

• 適切なセメント基礎を注入できますか?
• エレベーターを利用できるか、タワーを安全に組み立てる方法はありますか?
• 交流 (AC) 配線と直流 (DC) 配線の違いはわかりますか?
• タービンに安全に配線できるだけの電気についての知識はありますか?
• バッテリーの安全な取り扱いと取り付け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、おそらくシステム インテグレータまたはインストーラにシステムをインストールしてもらうことを選択する必要があります。メーカーに問い合わせるか、州のエネルギー局および地元の電力会社に問い合わせて、地域のシステム設置業者のリストを入手してください。風力発電システムサービスプロバイダーのイエローページも確認できます。

信頼できる設置業者は、許可などの追加サービスを提供する場合があります。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、照会先を尋ねて確認してください。Better Business Bureau に問い合わせることもできます。

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長 20 年以上持続します。年次メンテナンスには次のものが含まれます。

• 必要に応じてボルトと電気接続を確認して締めます。
• 機械の腐食と支線の張力が適切であることを検査します。
• タービンブレードの磨耗した前縁テープを確認し、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やベアリングを交換します。

システムを保守するための専門知識がない場合、設置業者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。

風力システムの最適な設置場所を見つけるには、システムのメーカーやディーラーもお手伝いします。一般的な考慮事項には次のようなものがあります。

• 風力資源に関する考慮事項– 複雑な地形にお住まいの場合は、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、同じ敷地内の峡谷や丘の風下側 (風よけされた) 側に設置するよりも、卓越風をより多く受けることができます。同じ敷地内にさまざまな風力リソースを配置できます。年間の風速を測定したり調べたりすることに加えて、サイトでの卓越した風の方向について知る必要があります。地層に加えて、木、家、小屋などの既存の障害物も考慮する必要があります。また、新しい建物や完全な高さに達していない樹木など、将来の障害物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々の風上に設置する必要があり、300 フィート以内のあらゆるものの上から 30 フィートの高さに設置する必要があります。
• システムに関する考慮事項– 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必ず確保してください。タワーに支線がある場合は、支線用のスペースを確保する必要があります。システムがスタンドアロンであるか系統接続であるかにかかわらず、タービンと負荷 (家、バッテリー、水ポンプなど) の間の配線の長さも考慮する必要があります。ワイヤ抵抗の結果、かなりの量の電気が失われる可能性があります。ワイヤが長くなるほど、より多くの電気が失われます。使用するワイヤの量が増えたり、太くなったりすると、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 に反転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、生成する電力量に応じて、通常 400 ワットから 20 キロワットの範囲です。

一般的な家庭では、年間約 10,932 キロワット時 (1 か月あたり約 911 キロワット時) の電力を使用します。この地域の平均風速に応じて、この需要に大きく貢献するには、定格 5 ～ 15 キロワットの範囲の風力タービンが必要となります。1.5 キロワットの風力タービンは、年間平均風速が時速 14 マイル (秒速 6.26 メートル) の場所で、月間 300 キロワット時を必要とする住宅のニーズを満たします。

必要なタービンのサイズを決定するには、まずエネルギー予算を確立します。通常、エネルギー効率はエネルギー生産よりもコストが低いため、家庭での電力使用量を削減することはおそらくコスト効率が高く、必要な風力タービンのサイズも小さくなります。

風力タービンのタワーの高さは、タービンが生成する電力量にも影響します。メーカーは、必要なタワーの高さを決定するのに役立ちます。

風力タービンからの年間エネルギー出力 (年間キロワット時単位) を見積もることは、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成できるかどうかを判断する最良の方法です。

風力タービンのメーカーは、期待できるエネルギー生産量の見積もりをお手伝いします。メーカーは次の要素に基づいて計算を使用します。

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

メーカーは、サイトの標高に合わせてこの計算を調整する必要もあります。

特定の風力タービンのパフォーマンスの予備見積もりを取得するには、次の式を使用できます。

AEO= 0.01328D²V³

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 = サイトの年間平均風速、時速マイル (mph)

注: 電力とエネルギーの違いは、電力 (キロワット) は電力の消費率であるのに対し、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。

小型風力エネルギー システムは配電システムに接続できます。これらは系統連系システムと呼ばれます。グリッドに接続された風力タービンにより、照明、電化製品、電熱のために公共事業から供給される電力の消費を削減できます。タービンが必要なエネルギー量を供給できない場合は、電力会社がその差を埋め合わせます。風力発電システムが家庭で必要な電力を超える電力を生成すると、余剰分は電力会社に送られるか売られます。

このタイプの送電網接続では、風力タービンは電力網が利用可能な場合にのみ動作します。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。

系統接続システムは、次の条件が満たされる場合に実用的になります。

• あなたは、年間平均風速が時速 16 マイル (秒速 4.5 メートル) 以上の地域に住んでいます。
• お住まいの地域では、公共事業から供給される電力は高価です (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電力会社の要件は、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良いインセンティブがあります。連邦規制 (具体的には、1978 年公共事業規制政策法 (PURPA)) では、公益事業者が小型風力エネルギー システムに接続し、そこから電力を購入することを義務付けています。ただし、配電線に接続する前に電力会社に問い合わせて、電力の品質と安全性に関する懸念に対処する必要があります。

ユーティリティは、システムをグリッドに接続するための要件のリストを提供します。詳細については、を参照してください。グリッドに接続された家庭用エネルギー システム。

風力発電は、配電システムや送電網に接続されていないオフグリッド システム (スタンドアロン システムとも呼ばれます) で使用できます。これらの用途では、小型風力発電システムを他のコンポーネントと組み合わせて使用​​できます。小型太陽光発電システム– ハイブリッド電源システムを構築する。ハイブリッド電力システムは、最寄りの公共電線から遠く離れた家庭、農場、さらにはコミュニティ全体 (共同住宅プロジェクトなど) に信頼性の高いオフグリッド電力を提供できます。

以下の項目がお客様の状況に該当する場合、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。

• あなたは、年間平均風速が時速 9 マイル (秒速 4.0 メートル) 以上の地域に住んでいます。
• グリッド接続が利用できないか、高価な拡張機能を介してのみ接続できます。電力網に接続するために遠隔地まで送電線を引くコストは、地形によっては 1 マイルあたり 15,000 ドルから 50,000 ドル以上と法外に高額になる場合があります。
• 公共事業からエネルギーを独立させたいと考えています。
• クリーンな電力を生成したい。

詳細については、「システムをオフグリッドで運用する」を参照してください。