在自然界的能源中,風(fēng)能是極其豐富的。據(jù)粗略估計(jì),近期可以利用的風(fēng)能總功率約為106~107兆瓦,這個(gè)數(shù)值比全世界可以利用的水力資源大10倍。但是,這筆巨大的自然財(cái)富還有待人類大力開發(fā)。
我國是利用風(fēng)能最早的國家。早在2000多年以前,利用風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的帆船已經(jīng)在江河中行駛,明代開始應(yīng)用風(fēng)力水車灌溉農(nóng)田,并且出現(xiàn)了用于農(nóng)產(chǎn)品加工的風(fēng)力機(jī)械。
現(xiàn)代利用風(fēng)能的主要方式是風(fēng)力發(fā)電,它的核心是風(fēng)輪機(jī)。
風(fēng)輪機(jī)可以分為水平軸和垂直軸兩大類。
上圖是一種水平軸風(fēng)輪機(jī)。高高的機(jī)架上裝著一個(gè)可以在水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)的工作臺(tái),臺(tái)面上有發(fā)電機(jī)。臺(tái)架的尾部裝有一個(gè)尾舵,它靠風(fēng)力來回轉(zhuǎn)動(dòng),讓風(fēng)輪總是迎風(fēng)轉(zhuǎn)動(dòng)。巨大的風(fēng)輪葉片有十幾米長,轉(zhuǎn)動(dòng)起來的力量是很大的。
在丹麥日德蘭半島北部的奧爾堡,有一座巨大的風(fēng)車。安裝風(fēng)車和發(fā)電設(shè)備的鋼筋混凝土塔有13層樓高,塔頂直徑3米,塔底直徑6米。風(fēng)車的葉片長27米,一個(gè)葉片就有5噸重。在風(fēng)力推動(dòng)下,巨大的風(fēng)車每分鐘轉(zhuǎn)40轉(zhuǎn)。風(fēng)車后邊的雪茄煙形狀的機(jī)艙里安放著發(fā)電機(jī),它每年可發(fā)電400萬千瓦時(shí)。
這座巨大的風(fēng)力發(fā)電機(jī),是一所中學(xué)、一所師范大學(xué)和一所“旅行大學(xué)”的教師和學(xué)生籌資建成的,沒有向政府和工業(yè)界要一分錢。工程設(shè)計(jì)、建造以及部分零件的制造,都是數(shù)百名學(xué)生和教師一起完成的,只聘請(qǐng)了4位工程師和專家作指導(dǎo)。這是世界上業(yè)余愛好者制作的最大的風(fēng)車。
垂直軸的風(fēng)輪機(jī),也叫中國式風(fēng)輪機(jī),它的“祖先”是立帆式風(fēng)輪機(jī),誕生在我國北方沿海一帶,估計(jì)是在宋朝時(shí)出現(xiàn)的。這種風(fēng)輪機(jī)的軸與風(fēng)向大體垂直,是豎直向上的,風(fēng)帆總是朝一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
上圖是我國研制的垂直軸風(fēng)輪機(jī)示意圖,豎直的軸在風(fēng)吹時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng),帶動(dòng)下部的發(fā)電機(jī)發(fā)電。這種風(fēng)力發(fā)電站是大有發(fā)展前途的。
我國適合風(fēng)力發(fā)電的區(qū)域非常廣闊,特別是東南沿海和西北草原地區(qū)。這些區(qū)域的年平均風(fēng)速分別達(dá)到6~8米/秒和4~6米/秒,具有相當(dāng)大的開發(fā)、利用價(jià)值。
我國科技人員在七五計(jì)劃期間,進(jìn)行風(fēng)能利用的攻關(guān)。研制了6種百瓦級(jí)、4種千瓦級(jí)和4種10千瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,使我國風(fēng)力機(jī)系列55千瓦級(jí)以下品種基本齊全,性能和質(zhì)量有了新的提高。主要性能指標(biāo)均達(dá)到國際先進(jìn)水平。其中研制的兩臺(tái)55千瓦發(fā)電機(jī)組,已在山東長島安裝,部分性能指標(biāo)達(dá)到國外樣機(jī)的水平。研制的5種風(fēng)力提水機(jī)組,其中FDG-7型大流量風(fēng)力提水機(jī)組,是我國目前功率最大的風(fēng)力提水機(jī)組,在低揚(yáng)程大流量風(fēng)力提水機(jī)類型中,處于國內(nèi)外領(lǐng)先地位。
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