見本 PDF 第 3 部 2 次電池活用事例集第 10 章変動の激しい風力発電機の出力電流をキャパシタで平準化鉛蓄電池充電器の効率アップと長寿命化の研究久保大次郎自然エネルギーを活用する風力発電では無風から強風まで風量の変動幅がきわめて大きく，瞬間的な突風により電気回路を故障させることもあります . 本章では，大電流や突入電流に強い電気二重層キャパシタを利用して，蓄電池の故障や劣化を防ぎ高効率を実現する方法を紹介します．〈編集部〉風力発電による出力電力は秒単位で大きく変動するため，そのままでは使えません．いったん鉛蓄電池に充電し，電力を安定に供給できるようにして使います．しかし，鉛蓄電池は充電電力の変動により劣化してしまいます．そこで，急速充放電に強い電気二重層キャパシタ（Electric double − layer capacitor，以降，風力発電機の出力は前述のように秒単位で激しく変動し，鉛蓄電池への充電電流は非常に大きく変動します．そのため，鉛蓄電池に大きな負担を掛けることに製作した電気二重層キャパシタ使用の充電制御器電気二重層キャパシタ・モジュール EDLC）でいったん電力を平準化し，鉛蓄電池に充電する充電制御回路を製作（写真 1）します．風力発電で得た電力を EDLC に充電してからその電力を鉛蓄電池に充電することで，単に鉛蓄電池と並列に接続するよりもずっと効果的に電力を平準化できます．実際に風力発電機を接続した特性の検証では，総合電力効率 84％と高い値を得られました．〈編集部〉風力発電機は鉛蓄電池に大きなストレスを与えるって，風速のわずかな変化で，風力発電機の出力は大きく変化します．観測時，風速は 3 ∼ 10 m/s で変化し，発電電力は秒単位で大きく変化しています．正に，気まぐれな風（電力）と言った感じです．鉛蓄電池写真 1 風力による発電電力を電気二重層キャパシタを使って平準化し鉛蓄電池に充電する充電制御器をテストしているようす変化が激しい風力発電の発電電力を平準化することで鉛蓄電池の負荷を軽減できる． 1200 秒単位で大きく変動している 1000 発電電力［W］ ● 風力発電の出力電力は秒単位で変動する風力発電には多くの方式や種類があり，個人が扱える出力電力が数 kW 以下の発電機はマイクロ風力発電機と呼ばれています（タイトル横の写真参照）．図 1 は 2010 年 3 月のやや風が強い日に，直径 2.5 m のプロペラ・ブレードを持つ水平軸型マイクロ風力発電機の発電出力を約 15 分間プロットした例です．風力発電の出力は，風速の 3 乗に比例します［トランジスタ技術 2010 年 3 月号特集 Appendix 4 参照（3）］．従 800 600 400 09:34′10 09:32′10 09:30′10 09:28′10 09:26′10 09:24′10 0 09:22′10 ● 鉛蓄電池は大電流で充放電するとすぐにダメになる風力発電で得られた変動が大きい電力を直接利用するのは非常に難しいと言えます．このため，マイクロ風力発電機では，図 2 のように発電した電力をいったん鉛蓄電池に充電し，鉛蓄電池に貯えられた電力を利用する，独立型風力発電システムが一般的です． 09:20′10 200 観測時刻図 1 マイクロ風力発電機による発電量は風速によって秒ごとに大きく変動する風力発電機は鉛蓄電池に大きなストレスを与える 97