風(fēng)能的利用

【專家解說】：能的利用 張顯雙 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)富還有待人類去大力開發(fā)。 我國(guó)是利用風(fēng)能最早的國(guó)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。 圖8－2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(zhǎng)，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(zhǎng)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(guó)式風(fēng)輪機(jī)，它的“祖先”是立帆式風(fēng)輪機(jī)，誕生在我國(guó)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)。 圖8－3是我國(guó)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(guó)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(guó)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林千瓦級(jí)和4種10千瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，使我國(guó)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(guó)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(zhǎng)島安裝，部分性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)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(guó)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(guó)內(nèi)外領(lǐng)先地位。 《物理世界》第二冊(cè)