第三種電気主任技術者試験 発電所・蓄電所・変電所 練習問題 第10問: E 風力発電所の風車で、ロータの直径が 40 m、風速が 10 m/s、空気の密度が 1.2 kg/m³、出力係数 (風の運動エネルギーのうち取り出せる割合)

正解: 4. 301 kW

風車の出力は約 301 kW です。受風面積 A を毎秒通り抜ける空気の質量は ρAv で、その運動エネルギーは ½×ρAv×v² = ½ρAv³ になります。風車はこのうち出力係数の割合だけを取り出します。受風面積は半径 20 m の円なので A = 3.14×20² = 1,256 m²、出力は P = ½×1.2×1,256×10³×0.40 = 301,440 W ≒ 301 kW です。「30.1 kW」は風速を 3 乗でなく 2 乗した値、「603 kW」は ½ を掛け忘れた値です。「1,206 kW」は直径 40 m を半径として面積を求めた値、「754 kW」は出力係数を掛けていない値です。出力係数の理論上の上限は 16/27 (約 0.593) で、風速が 2 倍になると出力は 8 倍になることも押さえましょう。

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