正文 第11章 風給人類帶來的好處(1 / 3)

1.風與日常生活

很多情況下,我們對風的認識大多是它對人類不利的一麵。事實上,隻看到風的危害,對風來說是不公平的,在我們的生產和生活中,風還為我們做出了不少貢獻呢。

酷熱難耐的時候,習習涼風會讓我們備感清涼,這是因為流動的空氣使我們皮膚表麵的水分蒸發,吸收熱量的結果。如果你是一個細心的人,你會發現,剛洗完的衣服晾在通風的地方比較容易幹。農民伯伯曬糧食的時候也喜歡選擇通風的地方。揚帆起航,船能前進,也是依靠了風的力量。此外,風還可以幫助植物授粉,把種子傳播到更遠的地方。喜歡放風箏的人則更喜歡春季裏那陣陣微風了。

風對植物生長的貢獻可謂功不可沒,無法想象如果沒有風,植物的生長會受多大的影響。首先,風速適度對改善農田環境條件起著重要作用。近地層熱量交換、農田蒸散和空氣中的二氧化碳、氧氣等輸送過程都隨著風速的增大而加快或加強。因此適度的風能改善農田的環境,有利於作物的生長發育。其次,風是植物繁殖的媒介。風可以傳播花粉,對植物的授粉和繁殖起著媒介作用。還有一些植物的種子則是靠風力傳播到更遠的地方去,所以風在物種的發展與壯大中所起的作用是巨大的。

最後,風可以帶來降水。我們經常說風調雨順,在一定程度上說,正是由於大氣的流動,暖濕氣流遇冷才會成雲致雨,形成降水。在我國,隨著季節而改變方向的季風是我國降水的主要來源,由於風的作用,水在海陸、地表與空中而複始地循環著,為植物生長提供了必要的水分,也為動物和人類的生活提供了水資源。無法想象,如果沒有降水,這個世界將會是什麼樣子。

2.風能及其優缺點

風能作為一種能量,是指一種因地球表麵大量空氣流動所產生的動能。風能的產生源於地麵受熱不均而引起的氣壓差。由於受太陽輻射後氣溫變化不同,以及不同地區空氣中水蒸氣的含量不同,各地的氣壓也就不同。受氣壓差的影響,空氣在水平方向從高壓地區流向低壓地區就形成了風。風能資源的豐富與否取決於風能密度和可利用的風能年累積小時數。風能密度是單位迎風麵積上可獲得的風的功率。風能的密度與風速的立方和空氣的密度成正比關係。

在自然界中,風能是一種可再生、無汙染、儲量豐富、分布廣泛的新能源。隨著全球氣候的變暖和能源危機的日益加劇,世界各國都在加緊對風力的開發和利用,以減少二氧化碳等溫室氣體的排放,保護我們賴以生存的環境。人類對風能的利用主要有兩種形式,即直接以風能作動力和風力發電。其中,以風能發電為主。

風能發電是在以風為動能的基礎上發展而來的。人們用風車把風的動能轉化為旋轉的動作去推動發電機,從而產生了電力。據統計,截止到2008年,全世界風力發電產生的電力約有94.1百萬千瓦,占世界總發電量的1%。雖然目前風能在大多數國家還不是主要的能源,但近幾年對風能的利用有了明顯上升的趨勢,尤其在1999年到2005年之間已經擴大了四倍以上。

追溯風能利用的源頭,我們要回到數千年前。不過幾千年來,風能的利用技術發展得十分緩慢,風能作為一種能源沒有引起人們足夠的重視。1973年的世界石油危機,給風能一個嶄露頭角的機會。在常規能源告急和全球生態環境惡化的雙重壓力下,風能作為新能源逐漸得到了人們的重視。風能因其有著無汙染和可再生的特點有著巨大的發展潛力。尤其對於沿海島嶼、交通不便的邊遠山區、地廣人稀的草原牧場以及遠離電網和近期內電網還難以達到的農村、邊疆,風能大有用武之地。它是解決生產生活能源問題的一種可靠途徑。不僅如此,即使對於發達國家,風能作為一種高效清潔的新能源也逐漸得到了人們的重視。比如,在經濟和科技都很發達的美國,其能源部根據調查結果指出,整個美國的用電問題,僅僅由德克薩斯州和南達科他州兩州的風能用來發電就能夠解決,可見風能開發的潛力之大。

除用於發電之外,風能還可以直接用來帶動各種機械裝置,把風能轉化為機械能,如帶動水泵提水等這種風力發動機。利用風能作為動能的優點在於投資少、工效高、經濟耐用。據統計,目前世界上大約有一百多萬台風力提水機在運轉。在澳大利亞,許多牧場都設有這種風力提水機。在很多風力資源豐富的國家,風力還用來帶動發動機鍘草、磨麵和加工飼料等。

丹麥是最早利用風力發電的國家,而且風力發電在丹麥的應用很普遍。不要小看隻有五百多萬人口的丹麥,它可是世界風能發電大國和發電風輪生產大國。世界上有十大風輪生產廠家,其中有5家就在丹麥。丹麥可謂名副其實的“風車大國”,據統計,世界60%以上的風輪製造廠都在使用丹麥的技術。

據估計,地球吸收的太陽能中有1%~3%轉化為風能。如果僅僅這一個數字比較抽象,我們可以比較一下。地球上風能的總量相當於所有植物通過光合作用吸收太陽能轉化為化學能的50~100倍。在高空中,風的力量會更加明顯,時速超過160千米的強風經常出現。不過這些風的能量因其和地表及大氣間的摩擦,到最後又以各種熱能方式釋放出來。

一般情況下,風車是人們提取風能的常用工具。風吹動風輪,在風力的帶動下,風輪開始繞軸旋轉,在這一過程中,風能轉化為機械能。而風能轉化量直接與空氣密度、風輪掃過的麵積和風速的平方成正比。氣流穿越風輪掃過的麵積越大,風速越大,空氣密度越大,風能轉化得就越多。

風能作為一種環保的可再生資源,其優點很多,總結起來主要有以下幾條:

首先,風能是一種潔淨的能量來源。與煤、石油等常規能源相比,風能的優點在於不會帶來環境汙染,不產生溫室氣體。

其次,隨著風能設施的日趨進步,利用風能的成本會逐漸降低。隻要選擇的地點適當,用風力發電的成本遠遠低於傳統的發電方法。

最後s,風能是一種可再生資源,它取之不盡用之不竭,利用也比較方便。另外,風能設施多為立體化設施,還可以保護陸地和生態環境。

當然,凡事有利也有弊,風能也是如此。風能的發電的弊端在於:

首先,在生態上,風力發電有可能會幹擾鳥類的活動。曾經有人發現,美國堪薩斯州的鬆雞在風車出現之後已漸漸消失。針對風力發電的這一弊端,人們采取的解決方案是離岸發電。雖然離岸發電成本較高,但是效率也很高。

其次,風力發電受到區域的限製,有很多地區的風力具有間歇性。比如我國台灣省等地在電力需求較高的夏季及白日,是風力較少的時間。這就給風力發電帶來了很大的難題。要克服這一難題,就必須等待壓縮空氣等儲能技術的發展。

再次,利用風力發電就需要大量土地來興建風力發電場,隻有這樣才能生產出比較多的能源。

最後,利用風力進行發電時,風力發電機發出的噪音會很大,所以發電場的興建就需要選擇一些空曠的地方。此外,目前的風力發電技術還不夠成熟,諸多現實問題還沒有得到解決。風力發電的普及還有很長的路要走,風力發電係統的完善尚待時日。

3.中國風能資源的儲量與分布

由於我國地處亞歐大陸的東部,瀕臨麵積最大的太平洋,季風很強盛,因此我國的風力資源相當豐富。我國的冬季風來自西伯利亞和蒙古等中高緯度的內陸,那裏的空氣嚴寒幹燥,冷空氣積累到一定程度,在有利高空環流引導下,就會南下,形成寒潮。在這股頻頻南下的強冷空氣的控製和影響下,幹燥的西北風侵襲著我國的北方。夏季風則是來自太平洋的東南風以及來自印度洋和南海的西南風。東南季風影響著我國的東部,西南季風則影響著我國的西南部和南海海域。在風速上,西南季風遠遠小於東南季風。太平洋西部和南海熱帶海洋上形成的熱帶風暴也嚴重影響著我國。在青藏高原,冬季東南部盛行偏南風,東北部多為東北風,其他地區一般為偏西風;而在夏季以唐古拉山為界,南部盛行東南風,北部盛行東北風。

我國幅員遼闊,擁有著長達兩萬多千米的陸疆,還有一萬八千多千米的海岸線,五千多個邊緣島嶼,有很多的風力資源可利用。在我國現有風電場場址中,每個風能發電場的年平均風速均達到6米/秒以上。通常,我們將風力發電場的風力情況分成三類:年平均風速6米/秒以上的為較好;年平均風速在7米/秒以上的為好;年平均風速在8米/秒以上的為很好。在我國,風能的分布相對比較集中,年平均風速達到6米/秒以上的地區,在全國範圍內隻在較少的幾個地帶分布。就內陸而言,大約僅占全國總麵積的1/100.我國的風能資源主要分布在長江到南澳島之間的東南沿海及其島嶼,包括山東、遼東半島、黃海之濱,南澳島以西的南海沿海、海南島和南海諸島。此外,在內陸,風能資源則分布在內蒙古陰山山脈以北到大興安嶺以北、新疆達板城、阿拉山口、河西走廊、鬆花江下遊、張家口北部等地區以及各地的高山山口和山頂。

4.世界風能利用的前景展望

根據德意誌銀行最近發布的研究報告可以看出,目前,全球風電發展已經進入迅速擴張的時期。在未來的幾年裏,風能產業的發展速度將保持在20%左右。據估計,到2015年,風電行業總產值可能會增加到目前水平的5倍左右。

目前,無論從技術成熟度來看,還是從經濟可行性上來看,風能產業發展的前景都是樂觀的。風能發電得到了各國當局的重視,在政策上,各國政府不斷出台的可再生能源鼓勵政策,將為該產業未來幾年的迅速發展提供巨大的動力。

根據專家預計,在未來的幾年裏,亞洲和美洲即將成為風能利用的最具潛力的地區。中國的風能利用發展速度將實現每年30%的高速增長,印度風能利用的發展也將保持每年23%的增長速度。印度鼓勵大型企業投資發展風電,並實施優惠政策激勵風能製造基地,目前印度已經成為世界第5大風電生產國。而在美國,隨著新能源政策的出台,風能產業每年將實現25%的增長速度。在歐洲,德國的風電發展處於領先地位。根據德國製定的風力發電發展長遠規劃顯示,德國計劃到2025年風力發電量達到總發電量的25%,到2050年,則要使風力發電量占總發電量的50%。

一直以來,歐洲諸國在風能利用領域都處於世界領先地位,但從目前看來,這些國家的發展有減慢的趨勢。預計在2015年前將保持每年15%的增長速度。其中最早發展風能的國家如德國、丹麥等陸上風電場的建設基本達到飽和狀態。下一步主要發展的方向是海上風電場和設備更新。英、法等國仍有較大潛力,增長速度將高於15%的平均水平。

目前,德國仍然是全球風電技術最先進的國家。德國風電裝機容量占全球的28%,而德國風電設備生產總額占到全球市場的37%。在國內市場逐漸飽和的情況下,出口已成為德國風電設備公司的主要增長點。德國政府將通過價格補貼等手段支持該行業通過技術創新保持領頭羊的地位。今年,德國將再次修訂《可再生能源法》,將海上風電場入網補貼價格從每千瓦時9.1歐分提高到14歐分。

在我國,風能利用也得到了政府的重視和扶植。2006年國家發改委、科技部、財政部等8部門聯合出台了《“十一五”十大重點節能工程實施意見》。依據十項節能重點工程的標準以及政府支持環保節能產業的政策導向,未來工業設備節能更新改造、建築節能、節油及石油替代以及可再生能源這幾大節能領域將獲得快速發展。

目前,中國能源產業中,新能源可謂炙手可熱。如風能、太陽熱已經引起社會的普遍關注。風能資源則更具有可再生、永不枯竭、無汙染等特點,綜合社會效益高。而且,風電技術開發最成熟、成本最低廉。根據“十一五”國家風電發展規劃,2010年全國風電裝機容量達到500萬千瓦,2020年全國風電裝機容量達到3000萬千瓦。而2006年底,全國已建成和在建的約91個風電場,裝機總容量僅260萬千瓦。可見,風機市場前景誘人,發展空間廣闊。