風力タービンのピッチの仕組み

現在、世界中で 350,000 基を超える風力タービンが使用されており、風力は最も急速に成長している再生可能エネルギーの 1 つであり続けています。 2021 年には、93.6 GW の新規設置により、世界の累積風力発電容量は 837 GW となり、前年比 12% の成長を示しました。 Global Wind Report 2022 では、今後 5 年間で 557 GW の新たな発電容量が追加され、2026 年まで毎年 110 GW 以上の新規設備が導入されると記載されています。

質問：風力タービンが再生可能エネルギーの発電源であることはわかっていますが、1 台のタービンからはどのくらいのエネルギーが生成されるのでしょうか?

ブッチ:今日の風力タービンは高度な技術を備えた精密機械であり、最新のデジタル技術とコンピューター技術を利用して、あらゆる突風からのワット数を最大化します。 平均的なサイズの 2 MW 風力タービンは、約 1,000 世帯に供給するのに十分な電力を生成できます。 風力タービンは 24 時間年中無休で稼働し、20 年間で 98% の稼働期待率を誇り、信頼性が最優先される非常にダイナミックな環境で機能します。

質問:風力タービンは今後数年間、世界的なゼロエミッション目標を補完し続けるのでしょうか?

ブッチ:風力タービンは、2050 年までに実質ゼロ排出を達成するという国際エネルギー機関の目標に向けた取り組みの鍵となります。これは、生産されるすべての電力が炭素排出をゼロにし、地球の気温上昇を 1.5 度に抑えるのに役立つことを意味します。 また、風力タービンのサイズが大きくなるにつれて、出力能力も増大し、ピッチ制御システムが効率向上のための標準的な選択肢になりつつあります。

質問:ピッチ制御システムについて詳しく教えていただけますか?

ブッチ:生産性を最大化するために調整および回転する形状のブレードを備えたアクティブ ピッチ制御により、どんな風速でも効率的に動作する風力タービンの構成が可能になります。 オペレーターは、ブレードの角度を積極的に管理することで、風速に関係なく、風からの回転エネルギーを最適化できます。

風力タービンのピッチ アクチュエータ内に組み込まれた油圧ピッチ シリンダーが動きを制御し、タービンのローター ブレードをわずかに回転させ、風速の変化に合わせてピッチを調整します。 風速が遅い場合は、ピッチシリンダーがブレードの角度を調整してブレードの表面積を増やし、風のエネルギーを取り込みます。 風速が増加すると、ブレードは風に接触する表面積を減らすために角度が付けられ、過剰な回転速度を防止してシステムの完全性を保護します。 より高い風速での抗力もシステム効率に悪影響を及ぼし、ブレードピッチを変更するとパフォーマンスが劇的に向上する可能性があります。

質問:ピッチシリンダにはどのようなシール構成が必要ですか?

ブッチ:シーリング システムは、ロッドおよびピストン シールに対する一定の線形圧力と、位置を制御する差動側荷重により 3,625 psi (250 bar) の圧力で動作できなければなりません。 タービンブレードを斜めに保持している間、ピッチシリンダーロッドの伸縮時に、シールシステムがドリフトや滑りを示してはなりません。 その結果、ブレードピッチが悪化して効率が大幅に低下する可能性があります。 また、シールは最小限の振動や摩擦、またはスティックスリップで保持位置を簡単に解除し、滑らかに直線的に動く必要があります。 これには、低摩擦のシール材料が必要です。

さらに、シールは摩耗特性を最小限に抑え、短いストロークでの連続的な動的動作を促進する必要があります。 これらは 1 時間あたり平均 900 回発生し、長いストロークの用途のようにシールが完全に屈曲して応力を緩和できないため、特に激しい摩耗を引き起こす可能性があります。

質問:風力タービンのシールにはどのような種類の材料が使用されていますか?

ブッチ:標準的な油圧シリンダのシール材では不十分な場合があり、耐用年数を延ばすには、耐摩耗剤を充填したポリテトラフルオロエチレン (PTFE) ベースのコンパウンドや硬質デュロメータ、安定したウレタンなどの低摩耗材が必要です。