什麼是風能
當太陽輻射穿越大氣層時,大氣層吸收了巨大的能量,其中一部分轉變為空氣的動能。太陽對地球表麵不均衡加熱,使熱帶比極帶接收太陽輻射能要多;另一方麵,當太陽加熱地球相迎一麵的空氣、水麵和大地時,地球另一麵因背陽,並向宇宙空間輻射熱而冷卻,地球每天自轉一周,表麵輪流經曆這種加熱和冷卻的周期性變化,造成地麵各地上空大氣層的溫度和壓力差異很大。加之地球軸線對於太陽的傾斜角度周期性變化,也造成地球表麵熱量分布的季節性變化。空氣便從高壓力地方向低壓力地方流動,導致空氣流動而產生風。從根本上說,產生風的源泉是太陽,風能是太陽能的另一種形式。
風能的儲量非常大。地球上近地層風能總儲量約為1.3兆兆千瓦,理論上可以開發利用的約為十分之一。據專家估計,地球上的風能資源每年約為200萬億千瓦時,若利用1%的風能就可以滿足人類對能源的需要,目前被開發利用的隻是其中微不足道的一部分。但是,風力大小無常、變化莫測、分布不均,它的速度、方向和能量隨季節、海拔高度、地域、地表粗糙度不同而變化,加之風能密度小,給大規模開發利用帶來困難。
風能能用來發電嗎
風力發電是把風能先轉變為機械能、再帶動發電機發出電能,也可以作為充電機的能源。100多年來,各國研製出多種類型的風力發電機。風力發電機按發電量大小可分為微型(1千瓦以下)、小型(1~10千瓦)、中型(10~100千瓦)、大型(100千瓦以上)幾種。按它的安裝軸向可分為水平軸式和垂直軸式兩種。以水平軸式應用最廣、技術最為成熟。水平軸式風力發電機主要由風輪,包括葉片和傳動軸等、增速齒輪箱、發電機、偏航裝置、塔架、控製係統等組成。當風吹過葉片時,機翼型葉片就像旋翼依靠空氣產生升力一樣,使葉片旋轉,帶動傳動軸轉動,增速齒輪會使這種低速旋轉變成高速旋轉,並將動力傳遞給發電機。為獲得更大的風能,整個風力發電機往往用鐵架高高托起,尾翼可以時時感受風向變化,迎風裝置根據風向傳感器測得的風向信號,由控製器控製偏航電機,驅動與塔架上大齒輪齧合的小齒輪轉動,使風輪始終對著風的方向,保證最大限度地利用風能。人們預測,未來風力發電將以近海風力渦輪機為主。
為什麼說風能是一種既古老又年輕的能源
人類利用風能曆史悠久,風作為一種最古老的能源和動力,人類運用它已有數千年的曆史。據文獻記載,古埃及人在2800年前就用風帆行舟,後來又以風力協助役畜來磨穀、提水。作為文明古國的中國,使用風帆船亦有兩三千年的曆史。最輝煌的風帆時期是明代,航海家鄭和率領龐大的風帆船隊七下西洋,成為千古佳話。1000多年前,我國還最先發明風車並傳入中東,12世紀從中東傳入歐洲。16世紀,荷蘭人用風車排水,與大海爭地。19世紀,人類發明了一種應用風能的機械裝置多葉低速風車,丹麥人還建立了世界上第一座風力發電站。20世紀30年代,用快速風輪驅動的發電機麵世,美國的風力充電機實現了商業化。50~60年代,歐洲一些國家紛紛建造風力發電機,法國人就設計和建造了世界上最先進的100~300千瓦風力發電機。近年來,風力發電發展迅速,1998年全世界風力發電機裝機容量已達960萬千瓦,年風力發電量210億千瓦時。其中美國的風力發電量占世界風力發電總量的85%,相當於每年節省了350萬桶石油。世界上最大的風力發電機在美國的夏威夷。風機葉片直徑為97.5米,裝機容量為3200千瓦,機組發電、轉速和風輪迎風角等均由電腦控製,年發電1000萬千瓦時,被稱為“風車王國”的丹麥擁有風力發電機3.000多座,年發電量100億千瓦時。