風車的作用?

【專家解說】：風車之國及其他 　　人們常把荷蘭稱為“風車之國”，荷蘭是歐洲西部一個只有一千多萬人口的國家。它的真正國名叫“尼德蘭”?！澳岬隆笔堑偷囊馑迹疤m”是土地，合起來稱為“低洼之國”。荷蘭全國三分之一的面積只高出北海海面l米，近四分之一低于海平面，真是名符其實的“尼德蘭”。 　　荷蘭座落在地球的盛行西風帶，一年四季盛吹西風。同時它瀕臨大西洋，又是典型的海洋性氣候國家，海陸風長年不息。這就給缺乏水力、動力資源的荷蘭，提供了利用風力的優(yōu)厚補償。 　　荷蘭的風車，最早從德國引進。開始時，風車僅用于磨粉之類。到了十六、七世紀，風車對荷蘭的經(jīng)濟有著特別重大的意義。當時，荷蘭在世界的商業(yè)中，占首要地位的各種原料，從各路水道運往風車加工，其中包括：北歐各國和波羅的海沿岸各國的木材，德國的大麻子和亞麻子，印度和東南亞的肉桂和胡椒。在荷蘭的大港--鹿特丹和阿姆斯特丹的近郊，有很多風車的磨坊、鋸木廠和造紙廠。 　　隨著荷蘭人民圍海造陸工程的大規(guī)模開展，風車在這項艱巨的工程中發(fā)揮了巨大的作用。根據(jù)當?shù)氐臐駶櫠嘤?、風向多變的氣候特點，他們對風車進行了改革。首先是給風車配上活動的頂篷。此外，為了能四面迎風，他們又把風車的頂篷安裝在滾輪上。這種風車，被稱為荷蘭式風車(如左圖)。 　　荷蘭風車，最大的有好幾層樓高，風翼長達20米。有的風車，由整塊大柞木做成。十八世紀末，荷蘭全國的風車約有一萬二千架，每臺擁有6000匹馬力。這些風車用來碾谷物、粗鹽、煙葉、榨油，壓滾毛呢、毛氈、造紙，以及排除沼澤地的積水。正是這些風車不停地吸水、排水，保障了全國三分之二的土地免受沉淪和人為魚鱉的威脅。 　　二十世紀以來，由于蒸氣機、內(nèi)燃機、渦輪機的發(fā)展，依靠風力的古老風車曾一度變得暗淡無光，幾乎被人遺忘了。但是，因為風車利用的是自然風力，沒有污染、耗盡之虞，所以它不僅被荷蘭人民一直沿用至今，而且也成為今日新能源的一種，深深地吸引著人們。 　　目前，荷蘭大約有兩千多架各式各樣的風車。荷蘭人很喜愛他們的風車，在民歌和諺語中常常贊美風車。風車的建筑物，總是盡量打扮得漂漂亮亮的。每逢盛大節(jié)日，風車上圍上花環(huán)，懸掛著國旗和硬紙板做的太陽和星星。 　　在我國，使用風車的歷史很早。在遼陽三道壕東漢晚期的漢墓壁畫上，就畫有風車的圖樣。這表明，風車在我國至少已有1700多年的歷史。明代開始應用風力水車灌溉農(nóng)田，并出現(xiàn)用于農(nóng)副產(chǎn)品加工的風力機械了。 　　在埃及，還可以看到古代風磨的遺留品?，F(xiàn)今保存的一部份磨石，說明它大約還是兩千年以前所造成的。這樣說來，東方國家的人民在上古時代就已經(jīng)在利用風力為他們工作了。 　　在歐洲，第一架風車大約是出現(xiàn)在公元八世紀的時候。到十九世紀，風車的使用達到全盛時期。據(jù)記載，當時不僅荷蘭有一萬多架風車，美國農(nóng)村更有100多萬架風車。一直到本世紀初，多風的丹麥還保留有十多萬架風車。在英國、希臘等島嶼國家的鄉(xiāng)村中，都在廣泛地使用著風車。在一些動力資源缺乏和交通不便的草原牧區(qū)、沿海島嶼，仍然用它來抽水灌溉、碾米磨面、粉碎飼料，或用它驅(qū)動小型發(fā)電機來照明等等。 風力發(fā)電 　　風很早就被人們利用--主要是通過風車來抽水、磨面……?，F(xiàn)在，人們感興趣的，首先是如何利用風來發(fā)電。 　　風是一種潛力很大的新能源，人們也許還記得，十八世紀初，橫掃英法兩國的一次狂暴大風，吹毀了四百座風力磨坊、八百座房屋、一百座教堂、四百多條帆船，并有數(shù)千人受到傷害，二十五萬株大樹連根拔起。僅就拔樹一事而論，風在數(shù)秒鐘內(nèi)就發(fā)出了一千萬馬力(即750萬千瓦；一馬力等于0．75千瓦)的功率!有人估計過，地球上可用來發(fā)電的風力資源約有100億千瓦，幾乎是現(xiàn)在全世界水力發(fā)電量的10倍。目前全世界每年燃燒煤所獲得的能量，只有風力在一年內(nèi)所提供能量的三分之一。因此，國內(nèi)外都很重視利用風力來發(fā)電，開發(fā)新能源。 　　利用風力發(fā)電的嘗試，早在本世紀初就已經(jīng)開始了。三十年代，丹麥、瑞典、蘇聯(lián)和美國應用航空工業(yè)的旋翼技術，成功地研制了一些小型風力發(fā)電裝置。這種小型風力發(fā)電機，廣泛在多風的海島和偏僻的鄉(xiāng)村使用，它所獲得的電力成本比小型內(nèi)燃機的發(fā)電成本低得多。不過，當時的發(fā)電量較低，大都在5千瓦以下。 　　目前，據(jù)了解，國外已生產(chǎn)出15，40，45，100，225千瓦的風力發(fā)電機了。1978年1月，美國在新墨西哥州的克萊頓鎮(zhèn)建成的200千瓦風力發(fā)電機，其葉片直徑為38米，發(fā)電量足夠60戶居民用電。而1978年初夏，在丹麥日德蘭半島西海岸投入運行的風力發(fā)電裝置，其發(fā)電量則達2000千瓦，風車高57米，所發(fā)電量的75%送入電網(wǎng)，其余供給附近的一所學校用。 　　1979年上半年，美國在北卡羅來納州的藍嶺山，又建成了一座世界上最大的發(fā)電用的風車。這個風車有十層樓高，風車鋼葉片的直徑60米；葉片安裝在一個塔型建筑物上，因此風車可自由轉(zhuǎn)動并從任何一個方向獲得電力；風力時速在38公里以上時，發(fā)電能力也可達2000千瓦。由于這個丘陵地區(qū)的平均風力時速只有29公里，因此風車不能全部運動。據(jù)估計，即使全年只有一半時間運轉(zhuǎn)，它就能夠滿足北卡羅來納州七個縣1%到2%的用電需要。 　　怎樣利用風力來發(fā)電呢? 　　我們把風的動能轉(zhuǎn)變成機械能，再把機械能轉(zhuǎn)化為電能，這就是風力發(fā)電。風力發(fā)電所需要的裝置，稱作風力發(fā)電機組。這種風力發(fā)電機組，大體上可分風輪(包括尾舵)、發(fā)電機和鐵塔三部分。 　　風輪是把風的動能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的重要部件，它由兩只(或更多只)螺旋槳形的葉輪組成。當風吹向漿葉時，槳葉上產(chǎn)生氣動力驅(qū)動風輪轉(zhuǎn)動。槳葉的材料要求強度高、重量輕，目前多用玻璃鋼或其它復合材料(如碳纖維)來制造。 　　由于風輪的轉(zhuǎn)速比較低，而且風力的大小和方向經(jīng)常變化著，這又使轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定；所以，在帶動發(fā)電機之前，還必須附加一個把轉(zhuǎn)速提高到發(fā)電機額定轉(zhuǎn)速的齒輪變速箱，再加一個調(diào)速機構使轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定，然后再聯(lián)接到發(fā)電機上。為保持風輪始終對準風向以獲得最大的功率，還需在風輪的后面裝一個類似風向標的尾舵。 　　鐵塔是支承風輪、尾舵和發(fā)電機的構架。它一般修建得比較高，為的是獲得較大的和較均勻的風力，又要有足夠的強度。鐵塔高度視地面障礙物對風速影響的情況，以及風輪的直徑大小而定，一般在6-20米范圍內(nèi)。 　　發(fā)電機的作用，是把由風輪得到的恒定轉(zhuǎn)速，通過升速傳遞給發(fā)電機構均勻運轉(zhuǎn)，因而把機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋? 　　多大的風力才可以發(fā)電呢? 　　一般說來，3級風就有利用的價值。但從經(jīng)濟合理的角度出發(fā)，風速大于每秒4米才適宜于發(fā)電。據(jù)測定，一臺55千瓦的風力發(fā)電機組，當風速每秒為9.5米時，機組的輸出功率為55千瓦；當風速每秒8米時，功率為38千瓦；風速每秒為6米時，只有16千瓦；而風速為每秒5米時，僅為9.5千瓦?？梢婏L力愈大，經(jīng)濟效益也愈大。 在我國，現(xiàn)在已有不少成功的中、小型風力發(fā)電裝置在運轉(zhuǎn)。 　　我國的風力資源極為豐富，絕大多數(shù)地區(qū)的平均風速都在每秒3米以上，特別是東北、西北、西南高原和沿海島嶼，平均風速更大；有的地方，一年三分之一以上的時間都是大風天。在這些地區(qū)，發(fā)展風力發(fā)電是很有前途的。 　　風是沒有公害的能源之一。而且它取之不盡，用之不竭。對于缺水、缺燃料和交通不便的沿海島嶼、草原牧區(qū)、山區(qū)和高原地帶，因地制宜地利用風力發(fā)電，非常適合，大有可為。