電力06　風力発電

電験3種の試験では毎年だいたい
水力発電は1〜3問
火力発電は2〜4問
原子力発電は１問
その他発電から１問
が出題されており
うちどれか１問はB問題なので、
これらで30〜40点分程度は出る計算になる。
発電をマスターすれば合格基準点の半分はクリアとなる。

発電分野でまだ触れてない「その他発電」には
・コンバインドサイクル発電
・太陽光発電
・燃料電池
・風力発電
・地熱発電
・バイオマス発電
などがあり、幅広い中から１問なので、
試験対策として取り組むにはやや効率が悪い。

今回はその中から理論的に覚えられる
風力発電について少しだけ。

風力発電は、風のもつ運動エネルギーを
風車の回転に変えて発電する。
風の持つ運動エネルギーが大きいほど、
発電量は多くなる。

ここで、運動エネルギーは½mv²で表される。
mは単位時間あたりに風車を通過する風（空気）の質量のことで、空気の密度をρ[kg/m³]、風車の受風面積をA[m²]、風速をv[m/s]とすると、
　m＝ρAv[kg/s]
と表せる。これより風力発電の出力をPとすると、
　P ＝ ½mv² ＝ ½ρAv³
となり、風力発電の出力は「風速の3乗」に比例することがわかる。

ちなみに½ρAv³の単位は、
　[kg/s]×[m²/s²]＝[kg・m/s²×m／s]
　　　　　　　　＝[N・m／s]
　　　　　　　　＝[J/s]
　　　　　　　　＝[W]
となり、ちゃんと出力の単位となる。

mがただの質量[kg]ではなく、「単位時間あたりに風車を通過する風（空気）の質量」[kg/s]であることがポイント。
（自分は単位を合わせて確認するので、こういうところは結構大事）