風

Aug 23, 2023

暖房は今日の人間社会における最大のエネルギー利用の 1 つです。 かつて私たちは厳しい冬の寒さをしのぐために丸太を燃やしていましたが、今では家を暖め、安全で快適な環境を保つためにガスと電気に頼っています。 英国など一部の寒い気候では、暖房が国内の総エネルギー需要の 60 ～ 80% を占める場合があります。

ただし、暖房を提供する別の方法もあります。 この分野では、風力エネルギーを利用して熱を直接提供することが鍵となる可能性があり、いくつかのユニークなニッチな用途を実現できる可能性のあるさまざまな興味深い方法を使用します。

過去 2 年間で同じ見出しが繰り返しで退屈になったとしたら、それはガスと電気の価格の上昇です。 そのため、世界中の何百万人もの人々が、家の暖房にこれまで以上に高いお金を支払わなければなりません。 抵抗手段やヒートポンプなどの電気加熱方法に依存している家庭では、家庭規模の持続可能なエネルギー源によってこの問題をある程度相殺できます。 もちろん、最も寒い冬には、悲しいことに、一般的な家庭用ソーラーパネルの出力は最低となり、せいぜい節約効果は低いです。

これらの問題は、クリーンで再生可能な方法で住宅を暖房する代替方法に新たな光を当てています。 特に、風力エネルギーは、適切に利用すれば暖房に利用できます。 最も明白な解決策は間接的なもので、風力発電機が電力を供給して従来の電気暖房を実行します。 ただし、より興味深いのは直接的な方法であり、場合によってはより安価でエネルギー効率が高くなります。

最も直感的なタイプの風熱発電は、ジュール マシンとしても知られる流体ブレーキ システムを介したものです。 これには、流体 (最も一般的には水) の容器内で風車がパドルを回転させることが含まれます。 風の流れから得られるエネルギーは、基本的に、風車に対する抵抗によって流体に散逸され、流体が加熱されます。 加熱された流体はポンプでラジエーターに送られ、必要な場所に加熱が行われます。 これは非常に単純な概念ですが、実際に機能させるには慎重なエンジニアリングが必要です。 重要なのは、風車と流体ブレーキを互いに適合するように適切なサイズにし、流体を有用な程度に加熱するための適切なパラメータを選択することです。 この方法の利点は、システムが機械エネルギーを熱に直接変換し、大幅な費用と複雑さを追加する電気段階をバイパスすることです。 また、余分なエネルギー変換段階も節約され、効率の向上につながります。

流体ブレーキ風車は、機械的に言えば、非常に単純な装置です。 もし当時誰かがこのアイデアを思いついていたら、工業化時代の初期に暖房に使用できたかもしれません。 しかし、1970 年代にデンマークの一部の進取的な個人がこのテクノロジーを実験したことで、最初に有名になりました。 この国は信頼できる暖房供給に依存していたため、世界的な石油危機に見舞われた。 石油価格が高騰すると、代替品がすぐに魅力的なものになりました。

この概念は、スペースに余裕のある田舎の人々に主に適用できることに注意してください。 また、風がより得られそうな場所でもあります。 さらに、市街地とは異なり、より高性能で大型のタービンを建設するのが簡単です。 小型または低背の風力タービンは通常、特に混雑した都市部ではパフォーマンスが低下します。 ただし、十分なスペースがあり、送電網への接続が限られている田舎の不動産の場合は、風力発電装置がうまく機能する可能性があります。

Calorius Type 37 として知られる初期のデンマークの設計は、典型的な風から熱へのセットアップの良い例です。 ローターの長さは 5 m、高さは 9 m で、風速 11 m/s の際に 3.5 kW の熱を発生することができました。 これらのユニットが 2 台あれば、中規模の住宅を暖房できるでしょう。

比較すると、1980 年代のより先進的な LO-FA 設計は、風力発電システムがどれほど強力であるかを実証しました。 高さ 20 メートルのタワーに長さ 12 メートルの強力なローターを搭載し、秒速 14 メートルの風が吹くと推定 90 kW の熱を発生させることができました。 特に他のほとんどの設計では水ではなく、流体ブレーキに高抵抗の作動油を使用していました。 次に、熱は分配のために水に伝達されました。 LO-FA は非常に多くの暖房能力を備えているため、複数の家庭を暖房できる可能性があり、大型の風力暖房ユニットがオフグリッドのコミューンや家族経営の農場に最適である可能性があることを示唆しています。