風力は再生可能エネルギー源です。風力発電所に適した地域では、常に同じ強さであるとは限りませんが、ほぼ常に風が吹きます。このシステムは風の運動エネルギーから電気を生成し、それを使ってローターを駆動します。ただし、そうすることで風力の一部が奪われてしまいます。風力タービンが互いに近づきすぎると互いの速度が低下するという兆候が過去にすでにありました。
ブレーキ効果により発電量が制限される
イエナにあるマックス・プランク生物地球化学研究所のリー・ミラー氏らは現在、シミュレーションを使用して、このブレーキ効果がどれほど強いのか、そしてそれが風力発電にどのような影響を与えるのかを調査した。 「ある地域に多くの風力タービンを設置しても、風速は変わらないと考えるべきではありません」とミラー氏は説明します。
特定の地域で無制限に風力発電を行うことは実際には不可能であることが明らかになりました。設置されたシステムが一定の出力に達すると、風力タービンが風速を下げすぎるため、発電できる電力量は増加しなくなります。このブレーキ効果により風速が最大半分まで減少する可能性があることを研究者らは発見した。
海一平方メートルあたり 0.5 ワットを超えることはほとんどありません
しかし、これは風力エネルギーの拡大にとって何を意味するのでしょうか?ミラー氏らはまた、モデルを使用して、世界中の地域ごとに風力発電でどれくらいの電力を生成できるかを計算しました。ブレーキ効果を考慮に入れると、これは風力エネルギーの潜在的可能性に関するこれまでの推定値よりもほぼ 10 分の 1 少ないものになります。
その結果、ほとんどの陸地では、ブレーキ効果をあまり損なわずに設置できるのは、1平方メートルあたり約0.5ワットの容量の風力タービンのみであることがわかりました。研究者らの報告によると、1平方メートルあたり1ワットを超える発電が可能なほど好条件が整っているのは、世界の地表の3～4パーセントだけだという。
将来の拡張のために重要
より広い地域では、それはさらに大幅に少なくなる可能性があります。「私たちの結果は、10,000 平方キロメートルを超える地域では、1 平方キロメートルあたり 0.3 ワット以下を計画する必要があることを示唆しています」とミラー氏と彼の同僚は言います。風力エネルギーをさらに拡大するには、将来的に現在の風力発電の効率を達成するには、おそらく風力タービン間の距離を大幅に大きくする必要があることを意味します。
「ただし、現在の風力発電の拡大状況は、ここで説明した限界をはるかに下回っていることに留意することが重要です」と研究者らは強調する。 「2914 年、世界の設置容量は 0.372 テラワットでした。陸上風力タービンの場合、これは平均風速のわずか 0.05 パーセントの減少に相当します。」ただし、風力発電所が特に密集している一部の地域では、ブレーキの影響がより顕著になる可能性があります。
出典: Max Planck Institute for Biogeochemistry、専門論文: 米国科学アカデミー紀要、doi: 10.1073/pnas.1602253113
