風能是人類開發(fā)的與化石燃料不同的新能源之一，已經(jīng)有悠久的利用歷史，如風帆和風車。1891年丹麥人發(fā)明了世界上第一臺風力發(fā)電機，1973年發(fā)生石油危機后，世界各國用現(xiàn)代技術(shù)研究開發(fā)大型聯(lián)網(wǎng)風力發(fā)電機組取得重大進展，可靠性提高，成本下降，開創(chuàng)了一個新興產(chǎn)業(yè)。由于良好的環(huán)境效益，特別是減排CO2 的作用，使開發(fā)風能得到各國政府重視，成為發(fā)展最快的清潔能源之一。
那么什么是風能，目前人們開發(fā)和利用風能主要在哪些方面呢？
風能是利用風力機將風能轉(zhuǎn)化為電能、熱能、機械能等各種形式的能量，用于發(fā)電、提水、助航、制冷和致熱等。風力發(fā)電是主要的開發(fā)利用方式。風能目前主要用于以下幾方面：
一、風力提水
風力提水自古至今一直得到較普遍的應(yīng)用。至20世紀下半時，為解決農(nóng)村、牧場的生活、灌溉和牲畜用水以及為了節(jié)約能源，風力提水機有了很大的發(fā)展。現(xiàn)代風力提水機根據(jù)用途可以分為兩類。一類是高揚程小流量的風力提水機，它與活塞泵相團 提取深井地下水，主要用于草原、牧區(qū)，為人畜提供飲水。另一類是低揚程大流量的風力提水機，它與螺旋泵相配，提取河水。湖水或海水，主要用于農(nóng)田灌溉、水產(chǎn)養(yǎng)殖或制鹽。風力提水機在我國用途廣闊，如“黃淮河平原的鹽堿改造工程”就可大規(guī)模 采用風力提水機來改良土壤。
二、風力發(fā)電
利用風力發(fā)電已越來越成為風能利用的主要形式，受到世界各國的高度重視，而且發(fā)展速度最快。風力發(fā)電通常有三種運行方式。一是獨立運行方式，通常是一臺小型風力發(fā)電機向一戶或幾戶提供電力，它用蓄電池蓄能，以保證無風時的用電。二是風力發(fā)電與其他發(fā)電方式（如柴油機發(fā)電）相結(jié)合，向一個單位或一個村莊或一個海島供電。三是風力發(fā)電并人常規(guī)電網(wǎng)運行，向大電網(wǎng)提供電力；常常是一處風場安裝幾十臺甚至幾百臺風力發(fā)電機，這是風力發(fā)電的主要發(fā)展方向。
三、風帆助航
在機動船舶發(fā)展的今天，為節(jié)約燃油和提高航速，古老的風帆助航也得到了發(fā)展。航運大國日本已在萬噸級貨船上采用電腦控制的風帆助航，節(jié)油率達15％。
四、風力致熱
隨著人民生活水平的提高，家庭用能中熱能的需要量越來越大，特別是在高緯度的歐洲、北美取暖，煮水是耗能大戶。為解決家庭及低品位工業(yè)熱能的需要，風力致熱有了較大的發(fā)展。
“風力致熱”是將風能轉(zhuǎn)換成熱能。目前有三種轉(zhuǎn)換方法。一是風力機發(fā)電，再將電能通過電阻絲發(fā)熱，變成熱能。雖然電能轉(zhuǎn) 換成熱能的效率是 100％，但風能轉(zhuǎn)換成電能的效率卻很低，因此從能量利用的角度看，這種方法是不可取的。二是由風力機將風能轉(zhuǎn)換成空氣壓縮能，再轉(zhuǎn)換成熱能，即由風力機帶動一離心壓縮機，對空氣進行絕熱壓縮而放出熱能。三是將風力機直接轉(zhuǎn)換成熱能。顯然第三種方法致熱效率最高。風力機直接轉(zhuǎn)換熱能也有多種方法。最簡單的是攪拌液體致熱，即風力機帶動攪拌器轉(zhuǎn)動，從而使液體（水或油）變熱（見下圖）�！耙后w擠壓致熱”是用風力機帶動液壓泵，使液體加壓后再從狹小的阻尼小孔中高速噴出而使工作液體加熱。此外還有固體摩擦致熱和渦電流致熱等方法。風力機還有多種用途，表2給出了風能利用裝置的不同用途、它們的類型和大小。
風力熱水裝置示意圖
由于當前世界油價仍在高位徘徊，使世界各國加快了對新能源的開發(fā)和利用，以減少人們對化石燃料的依賴，降低對環(huán)境的污染。風能作為一種取之不盡的新能源，各國政府早以在政策上給予支持，2002年，歐盟國家的風力發(fā)電裝機容量增加了33％，已達到23056兆瓦，占全世界風力發(fā)電總量的70％。德國風力發(fā)電滿足全國4.7％的電力需求。2002年，丹麥依靠風力發(fā)電得到了13％的電力。他們還計劃2030年前將使這一指標達到50％。按美國能源學(xué)會計算，風能將保證國家20％的電力需求。2010年前，美國1000萬套房屋將由風力發(fā)電提供電能。我國風能資源理論儲量為32.26億千瓦，而可開發(fā)的風能資源儲量為2.53億千瓦，因此開發(fā)潛力巨大。
展望未來，風能必將成世界各國應(yīng)用最廣泛的清潔能源之一！
來源：江蘇化學(xué)網(wǎng)
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