풍력 발전의 원리와 효율이 궁금합니다. 알려주세요
안녕하세요
강원도에 가니 산에 풍력발전기 프로펠러가 엄청 많던데요
이 풍력 발전은 바람이 불면 프로펠러가 움직여서 발전하느건가요?
효율이 얼마나 되나요?
안녕하세요. 한진 과학전문가입니다.
풍력 발전은 매우 간단한 원리로 작동합니다. 바람은 전기를 생성하는 발전기를 회전시키는 로터 주위의 터빈 블레이드를 회전시킵니다.
자세한 설명은 다음과 같습니다.
Wind Catching: 바람은 배의 돛처럼 바람을 받도록 설계된 터빈의 날개를 돌립니다. 이 선회는 "풍력 에너지"라고도 합니다.
로터 및 샤프트: 블레이드는 블레이드가 회전할 때 회전하는 중앙 허브(로터)에 연결됩니다. 로터는 로터와 함께 회전하는 메인 샤프트에 연결됩니다.
발전기: 메인 샤프트는 기어박스로 들어가 발전기의 회전 속도를 높입니다. 발전기가 회전하면 전기가 생성됩니다. 그런 다음 전기는 일반적으로 케이블을 통해 터빈 타워 아래로 전력망으로 보내집니다.
풍력 터빈의 효율, 즉 전기 에너지로 변환할 수 있는 풍력 에너지의 비율은 100%가 아닙니다. Betz의 법칙에 따르면 터빈은 "Betz Limit"로 알려진 바람의 운동 에너지의 59.3% 이상을 포착할 수 없습니다. 실제로 대부분의 최신 풍력 터빈은 정상적인 바람 조건에서 약 35-45%의 효율로 작동합니다. 그러나 이것이 실제적인 의미에서 비효율적이라는 의미는 아닙니다. 바람은 무료이며 재생 가능한 자원이므로 터빈이 모든 에너지를 포착하지 못하더라도 화석 연료를 태우지 않고 전기를 생성합니다.
전기 생산이 풍속에 달려 있다는 점도 주목할 가치가 있습니다. 바람이 너무 느리면 블레이드를 돌릴 에너지가 충분하지 않습니다. 반대로 바람이 너무 빠르면 손상을 방지하기 위해 터빈을 정지해야 할 수도 있습니다. 따라서 풍력 터빈은 일반적으로 발전량을 최적화하기 위해 특정 범위의 풍속에 맞게 설계됩니다.
풍력은 상대적으로 저렴한 비용, 대규모 잠재력 및 환경적 이점으로 인해 재생 가능 에너지원을 향한 전 세계적 움직임의 핵심 부분입니다. 그러나 모든 에너지원과 마찬가지로 가변적이고 다소 예측할 수 없는 특성, 상당한 육지 또는 바다 공간의 필요성, 지역 야생 동물 및 인간 공동체에 대한 잠재적 영향과 같은 고유한 문제가 있습니다.