风为人类造福的例子

Question

风为人类造福的例子

Answer 1

风很早就被人们利用--主要是通过风车来抽水、磨面…….现在,人们感兴趣的,首先是如何利用风来发电.
风是一种潜力很大的新能源,人们也许还记得,十八世纪初,横扫英法两国的一次狂暴大风,吹毁了四百座风力磨坊、八百座房屋、一百座教堂、四百多条帆船,并有数千人受到伤害,二十五万株大树连根拔起.仅就拔树一事而论,风在数秒钟内就发出了一千万马力(即750万千瓦；一马力等于0．75千瓦)的功率!有人估计过,地球上可用来发电的风力资源约有100亿千瓦,几乎是现在全世界水力发电量的10倍.目前全世界每年燃烧煤所获得的能量,只有风力在一年内所提供能量的三分之一.因此,国内外都很重视利用风力来发电,开发新能源.
利用风力发电的尝试,早在本世纪初就已经开始了.三十年代,丹麦、瑞典、苏联和美国应用航空工业的旋翼技术,成功地研制了一些小型风力发电装置.这种小型风力发电机,广泛在多风的海岛和偏僻的乡村使用,它所获得的电力成本比小型内燃机的发电成本低得多.不过,当时的发电量较低,大都在5千瓦以下.
目前,据了解,国外已生产出15,40,45,100,225千瓦的风力发电机了.1978年1月,美国在新墨西哥州的克莱顿镇建成的200千瓦风力发电机,其叶片直径为38米,发电量足够60户居民用电.而1978年初夏,在丹麦日德兰半岛西海岸投入运行的风力发电装置,其发电量则达2000千瓦,风车高57米,所发电量的75%送入电网,其余供给附近的一所学校用.
1979年上半年,美国在北卡罗来纳州的蓝岭山,又建成了一座世界上最大的发电用的风车.这个风车有十层楼高,风车钢叶片的直径60米；叶片安装在一个塔型建筑物上,因此风车可自由转动并从任何一个方向获得电力；风力时速在38公里以上时,发电能力也可达2000千瓦.由于这个丘陵地区的平均风力时速只有29公里,因此风车不能全部运动.据估计,即使全年只有一半时间运转,它就能够满足北卡罗来纳州七个县1%到2%的用电需要.
怎样利用风力来发电呢?
我们把风的动能转变成机械能,再把机械能转化为电能,这就是风力发电.风力发电所需要的装置,称作风力发电机组.这种风力发电机组,大体上可分风轮(包括尾舵)、发电机和铁塔三部分.
风轮是把风的动能转变为机械能的重要部件,它由两只(或更多只)螺旋桨形的叶轮组成.当风吹向浆叶时,桨叶上产生气动力驱动风轮转动.桨叶的材料要求强度高、重量轻,目前多用玻璃钢或其它复合材料(如碳纤维)来制造.
由于风轮的转速比较低,而且风力的大小和方向经常变化着,这又使转速不稳定；所以,在带动发电机之前,还必须附加一个把转速提高到发电机额定转速的齿轮变速箱,再加一个调速机构使转速保持稳定,然后再联接到发电机上.为保持风轮始终对准风向以获得最大的功率,还需在风轮的后面装一个类似风向标的尾舵.
铁塔是支承风轮、尾舵和发电机的构架.它一般修建得比较高,为的是获得较大的和较均匀的风力,又要有足够的强度.铁塔高度视地面障碍物对风速影响的情况,以及风轮的直径大小而定,一般在6-20米范围内.
发电机的作用,是把由风轮得到的恒定转速,通过升速传递给发电机构均匀运转,因而把机械能转变为电能.
多大的风力才可以发电呢?
一般说来,3级风就有利用的价值.但从经济合理的角度出发,风速大于每秒4米才适宜于发电.据测定,一台55千瓦的风力发电机组,当风速每秒为9.5米时,机组的输出功率为55千瓦；当风速每秒8米时,功率为38千瓦；风速每秒为6米时,只有16千瓦；而风速为每秒5米时,仅为9.5千瓦.可见风力愈大,经济效益也愈大.
在我国,现在已有不少成功的中、小型风力发电装置在运转.
我国的风力资源极为丰富,绝大多数地区的平均风速都在每秒3米以上,特别是东北、西北、西南高原和沿海岛屿,平均风速更大；有的地方,一年三分之一以上的时间都是大风天.在这些地区,发展风力发电是很有前途的.
风是没有公害的能源之一.而且它取之不尽,用之不竭.对于缺水、缺燃料和交通不便的沿海岛屿、草原牧区、山区和高原地带,因地制宜地利用风力发电,非常适合,大有可为.
风车
风车也叫风力机,是一种不需燃料、以风作为能源的动力机械.古代的风车,是从船帆发展起来的,它具有6～8副像帆船那样的篷,分布在一根垂直轴的四周,风吹时像走马灯似的绕轴转动,叫走马灯式的风车.这种风车因效率较低,已逐步为具有水平转动轴的木质布蓬风车和其它风车取代,如“立式风车”、“自动旋翼风车”等.
2000多年前,中国、巴比伦、波斯等国就已利用古老的风车提水灌溉、碾磨谷物.12世纪以后,风车在欧洲迅速发展,通过风车（风力发动机）利用风能提水、供暖、制冷、航运、发电等.
公元7世纪在西亚—大概在叙利亚,建造了第一批风车.世界上的这个地区有强风,几乎总是朝着相同的方向吹,因此就面向盛行风而建造了这些早期风车.它们看上去不像如今所见到的风车,而是有着竖式轴,轴垂直排列着翼,与旋转木马装置上排列着木马很相似.
12世纪末在西欧出现了第一批风车.有些人认为,在巴勒斯坦参加了十字军东侵的士兵们回家时带回了关于风车的信息.但是,西方风车的设计与叙利亚的风车迥然不同,因而它们可能是独立发明出来的.右图：典型的地中海风车有着圆形石塔和朝向盛行风安装的垂直翼板.它们仍用于磨碎谷物.
西方风车的不同之处在于翼板环绕着垂直面而转动.因为风在欧洲比在西亚较为变化不定,所以风车还另有一个机械装置,以使翼板面对着风来的方向转动.左图：在丹麦圣瑞斯的埃洛岛上,现代风车与供电的发电机相连.
风车在如今已很少用于磨碎谷物,但作为发电的一个手段正在获得新生.“装有发电涡轮机的农场”是由驱动发电机的大型风车组构成的.
风车又名八大龙王,原产非洲南部.喜温暖干燥和阳光充足环境.不耐寒,耐干旱和耐半阴.宜疏松、排水良好的沙壤土.冬季温度不低于8℃.
风力发电的原理,是利用风力带动风车叶片旋转,再透过增速机将旋转的速度提升,来促使发电机发电.依据目前的风车技术,大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度）,便可以开始发电.
风力发电正在世界上形成一股热潮,为风力发电没有燃料问题,也不会产生辐射或空气污染.
风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行；我国也在西部地区大力提倡.小型风力发电系统效率很高,但它不是只由一个发电机头组成的,而是一个有一定科技含量的小系统：风力发电机＋充电器＋数字逆变器.风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成.每一部分都很重要,各部分功能为：叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体,定子绕组切割磁力线产生电能.
风力发电机因风量不稳定,故其输出的是13～25V变化的交流电,须经充电器整流,再对蓄电瓶充电,使风力发电机产生的电能变成化学能.然后用有保护电路的逆变电源,把电瓶里的化学能转变成交流220V市电,才能保证稳定使用.
通常人们认为,风力发电的功率完全由风力发电机的功率决定,总想选购大一点的风力发电机,而这是不正确的.目前的风力发电机只是给电瓶充电,而由电瓶把电能贮存起来,人们最终使用电功率的大小与电瓶大小有更密切的关系.功率的大小更主要取决于风量的大小,而不仅是机头功率的大小.在内地,小的风力发电机会比大的更合适.因为它更容易被小风量带动而发电,持续不断的小风,会比一时狂风更能供给较大的能量.当无风时人们还可以正常使用风力带来的电能,也就是说一台200W风力发电机也可以通过大电瓶与逆变器的配合使用,获得500W甚至1000W乃至更大的功率出.
使用风力发电机,就是源源不断地把风能变成我们家庭使用的标准市电,其节约的程度是明显的,一个家庭一年的用电只需20元电瓶液的代价.而现在的风力发电机比几年前的性能有很大改进,以前只是在少数边远地区使用,风力发电机接一个15W的灯泡直接用电,一明一暗并会经常损坏灯泡.而现在由于技术进步,采用先进的充电器、逆变器,风力发电成为有一定科技含量的小系统,并能在一定条件下代替正常的市电.山区可以借此系统做一个常年不花钱的路灯；高速公路可用它做夜晚的路标灯；山区的孩子可以在日光灯下晚自习；城市小高层楼顶也可用风力电机,这不但节约而且是真正绿色电源.家庭用风力发电机,不但可以防止停电,而且还能增加生活情趣.在旅游景区、边防、学校、部队乃至落后的山区,风力发电机正在成为人们的采购热点.无线电爱好者可用自己的技术在风力发电方面为山区人民服务,使人们看电视及照明用电与城市同步,也能使自己劳动致富.