many other useful forms for the last two thousand years.

今日の風力タービンは 大量の風の力を 電気に変換する能力があります

Today's wind turbines are capable of converting a great amount of energy in

これは 最先端の空気力学と その他様々な性能向上装置によってなされています

the wind into electricity.

このビデオでは シンプルかつ科学的に これらの技術を探究していきます

This is due to the blades which are developed using state-of-the-art

まずは 基本的な働きを見てみましょう

aerodynamic analysis and the other performance-enhancing equipment.

吹付ける風が翼を回すと そこに取り付けられた発電機から電気を受け取る事ができます

In this video we will explore these different set of technology in a simple

では どのようにして風が翼を回しているのでしょうか

yet scientific way.

翼を近くで見てみましょう

First, let's get into its basic working

ブレードには 根元から先端まで 色々なサイズと形の翼断面が多数あります

If the blowing wind can turn the wing, we will receive electricity from the

単純な翼型技術で風力タービンを回しているのです

generator that is attached to it.

これは流体が翼の上を移動するときに、揚力が発生することを意味しています

However, how does the blowing wind turn the wing ?

この方法で 風力タービンは私たちが見慣れた動きをしているのです

Let's have a close look at the blade.

私たちが走っている電車で実際に経験しているように 動いている風力タービンも風を受けています

The Blade has a lot of airfoil cross-sections consisting of different

動いている翼の場合 相対風速はこのようになります

sizes and shapes from the root to tip.

したがって 風力タービンブレードは相対風速に 合わせるために角度をつけて取り付けられています

The simple airfoil technology makes the wind turbine blade turn.

ブレードの速度が先端まで増加するにつれて 相対風速は先端に向かってより傾くようになります

That means that a lift force is produced when a fluid moves

これは 根元から先端までブレードに連続的な「ねじれ」が 生じることを意味します

over an airfoil.

しかし この回転は直接発電機に結合することができません

This way the wind turbine achieves the basic rotation

一般的に 風力タービンブレードはノイズと機械的強度の 問題で非常に低速で回転するからです

we are accustomed to seeing.

この問題を考慮すると 発動機から有効な電気周波数を 作り出すことはできません

Just as in a moving train

そのため 発電機に接続する前に ギアボックスでスピードを上げてやります

you experience things relatively, the moving wind turbine blade also

ギアボックスは高速比を実現させるために 遊星ギアを使用しています

experiences the wind relatively.

スピード比： 1：90

For the moving blade the relative wind velocity is

ブレーキもナセル内に備えられています

as shown.

ブレーキの役割は 過度に風が強い状態でのブレードの 回転を阻止することである

Therefore the wind turbine blade is positioned in a tilted manner

カットオフ速度： 80km/h

in order to align with the relative wind speed.

※ナセル： 発電機などを収めている箱形の部分 プロペラ飛行機でいうところのエンジン

As the blade velocity increases to the tip the relative wind speed becomes more

↑これのことです

inclined towards the tip.

その結果 電気はケーブルを通って昇圧変圧器が 配置された拠点に流されることになります

This means that a continuous twist is given to the blade from the root to tip.

風力タービンは最大電力の抽出のために 風を正面から受ける必要があります

However this rotation cannot be directly coupled to a generator.

しかし 風向は常に変わるものです

Because the wind turbine blades typically turn at a very low rate of rpm

ナセル上部にある速度センサが 風速と風向を測定します

due to the issues of the noise and mechanical strength.

風向の偏差は電子制御装置に送られ 電子制御装置はその誤差を補正するために ヨーイング装置に適切な信号を送ります

Considering this low-speed rotation we cannot produce

ヨーモーターがどのようにしてナセルを回しているのかを 見ています

any meaningful electricity frequency from a generator.

したがって 風力タービンは常に風向に合わせた 角度になっています

So before connecting to the generator the speed is increased in a gearbox.

風速に応じて 風の相対速度角も変化します

The gearbox uses a planetary gear set arrangement

ブレードの傾斜装置は ブレードを傾斜させて ブレードの相対速度との適切な位置合わせを行います

to achieve the high speed ratio.

したがって ブレードは相対的な風の流れに対して 常に最適な迎え角になっています

A break also sits in the nacelle.

風力タービンの効率は とても興味深い話題といえます

The function of the brake is to arrest wind blade rotation

風力タービン効率について良い見識を得るためには

during excessively windy conditions

風速を風力タービンの前と後ろの両方で測定していることを前提としています

Consequently the electricity that is

後ろの風は 前の風よりも圧倒的に弱くなっていることに 気付くと思います

passed through the cables towards the base

これはブレードが風から運動エネルギーを吸収してしまうためです

where a step-up transformer is situated.

同じ量のエネルギーが風力タービンの 機械のパワーとして変換されています

The wind turbine should face the wind

風力タービンは 後ろの風の風速がゼロになる場合にのみ利用可能な運動エネルギーの100％を吸収する

normally for maximum power extraction.

ということはとても興味深いことです

But the wind direction can change at any time.

しかしながら 後ろの風の風速がゼロになるという事は 物理的にありえません

A velocity sensor

このアニメーションが明確に示してくれています

on the top of the nacelle measures the wind speed and direction.

後ろの風のスピードがゼロになるという事は 単純に流れ全体が留まっていることを意味します

The deviation in the wind's direction

物理現実的には この流れにはある程度の ブレードを通過していく風が必要となります

is sent to an electronic controller which in turn sends an appropriate signal to the

これは 風力タービンが達成できる効率には 理論上制限があることを意味しています

yawing mechanism to correct the error.

この制限は、ベッツの法則として知られています

You can see how the yaw motors turn the nacelle.

本質的に 風力タービンは59.3％の効率制限を 超える事が出来ないのです

Thus the wind turbine will

風力タービンの内部での運転について 見識を深めて頂けていたら幸いです

always be aligned with the wind direction:

ありがとうございました

According to the wind speed the relative velocity anggle

of the wind also changes.

A blade tilting mechanism tilts the blades

and guarantees a proper alignment of the blade with the relative velocity.

Thus the blades are always at the optimum angle of attack

with the relative wind flow.

Efficiency of the wind turbine is the really interesting topic.

To gain a good insight into wind turbine efficiency assume that you are measuring

wind speed at upstream and downstream over wind turbine.

You can note that the wind speed

at the downstream is much smaller than the upstream.

This is because the blades absorb

some kinetic energy from the wind.

The same amount of energy

is converted as mechanical power of the wind turbine.

It is interesting to note that

a wind turbine absorbs 100 percent of the available kinetic energy

only if the downstream wind speech becomes zero.

However zero wind speed at downstream is a physically impossible condition.

This cartoon animation clearly depicts this fact.

Zero downstream speed simply means

the whole flow is stock.

This physical reality of the flow demands a certain amount of exit wind speed.

That means that there is a theoretically maximum efficiency

a wind turbine can achieve.

This limit is known as Betz's limit.

Essentially it means that no wind turbine in the world can

ever cross the efficiency limit of 59.3 percent.

We hope you have now developed a good inside of the operation a wind turbines.

Thank You !