2009年8月20日木曜日

風車の問題

8 時起床。珈琲、オレンジジュース、トースト、ベーコンエッグのいつもの朝食。 今日もきちんと定時前に出勤し、午前、午後とお仕事。 昼食は近所のタイカレー屋さんにて。 18 時過ぎに退社。 今日も暑いなあ……。秋はまだ来ないのだろうか。 近所のスーパーで買い物をして帰宅。 夕食は、オクラともやしのサラダ、鶏肉のハーブ焼き、 鶏肉を焼いたフライパンの残りでミニ炒飯を作り、キムチを添える。 白ワインを一杯だけ。食後にアイスコーヒー。 夜は、C.L.ドジソンの翻訳作業など。

最近、本を読んでいて、やはり素人考えは駄目だな、と思ったことがある。 私は常々、風力発電のタービン、あの巨大な風車のことだが、 何故あれはあんなにスカスカの三枚羽なのか、疑問に思っていた。 もっと沢山羽をつけて、もっと沢山の風を受け止めれば、 それだけ沢山の風のエネルギーを電力に変換できるのに、と。 結局、風車の羽に当たる前の風が持つ運動エネルギーと、 当たって風車を通り抜けた後の風の持つ運動エネルギーの差が、 電力に変換されるはずだ。ならば、 風を沢山受け止めれば受け止めるほど、いっそ全て受け止めてしまった方が、 沢山の電力が発電できるのではないか。 私はこのロジックは鉄壁だと思っていた。 ところが実は、私のこの考え方は間違いなのだ。

風車に入る前と、出た後の、風の持つ運動エネルギーの差が電力に変換される、 ということは正しい。 しかし、運動エネルギーは速度だけで決まるのではない。 運動エネルギーは質量にも比例するのである。 つまり、どれだけの「空気」が羽を押すか、を考慮しないといけない。 風車を通り抜ける風の量は、風車を通り抜けるときの風の速度、 大体、風車に入る前と出た後の速度の平均に比例するだろう。 つまり、この量について言えば、風車が風を受け止めないほど大きくなり、 風車が風を全く邪魔しないときに最大になる。 よって、電力にできるエネルギーを最大にするバランスは、 風を全部受け止めるのと、全部通り抜けさせるのとの、どこか中間にあるのだ。 実際、簡単な計算によって、風車は風の速度の全てではなくて、 3 分の 2 程度を奪うのが最適であることが分かる。