풍력 발전기는 왜 바람의 에너지를 다 쓰지 못할까?

Why can't a wind turbine capture all the wind's energy?

풍력 발전기가 바람을 완전히 멈춰 세우면 바람의 에너지를 몽땅 얻을 수 있지 않을까요?

무슨 일이 일어났나

날개는 바람을 늦추고, 바람이 잃은 운동 에너지를 받아 돕니다. 하지만 바람을 모두 멈춰 버리면 날개 앞에 공기가 쌓여, 뒤따르는 바람이 날개를 지나가지 못합니다.

시뮬레이터에서 날개 반지름 40 m · 바람 12 m/s 일 때 늦춤을 0.5 로 하면 날개 자리 빠르기가 6.00 m/s 로 떨어지고 2.67 MW(50.0 %)를 얻습니다. 늦춤을 0.335 로 줄이면 오히려 3.16 MW(59.3 %)로 늘어납니다.

미국 에너지부는 이론상 가장 좋은 풍력 발전기도 바람 에너지의 59.3 %(16/27)까지만 얻는다고 적고, 실제 작은 풍력 발전기는 0.25~0.45 라고 적습니다. 바람이 날개를 지나 흘러가야 하므로 나머지는 바람에 남겨 둘 수밖에 없습니다.