“不必說文人墨客筆下“春風又綠江南岸”“柳絮池塘淡淡風”所呈現(xiàn)的充滿詩情畫意的風,單只講為人類傳遞信息的風箏、提供動力的風車和風帆,都是人類有效利用風的杰作。風能相對于傳統(tǒng)的化石能源,是一種清潔能源,利用風能的最好途徑就是將風能轉化為電能使用。本期,就和你講講風能的特點,以及人們是如何利用風能發(fā)電的。
1、風是如何形成的?
風的能量主要來自于太陽能,太陽的輻射給地球上的空氣加熱時,地球大氣受熱并不均勻,溫度高的地方空氣上升,于是在地表形成了低壓;溫度低的地方空氣下降,在地表形成了高壓。高壓和低壓之間形成氣壓梯度,空氣從高壓區(qū)向低壓區(qū)流動,就形成了水平運動的風。
2、風按照強度分類,可以分為哪幾級?
你一定在天氣預報中聽到過類似這樣的說法,“渤海風力6~7級轉4~5級”。這里所說的“級”就是按照強度對風的分類,稱為“蒲福風力等級”。它把風按照風速分為從0~12共13個等級,數(shù)字越高,風速越快,風中所攜帶的能量越大。
為了方便記錄,人們還給這13個等級的風分別起了名字:0級為無風,1級為軟風,2級為輕風,3級為微風,4級為和風,5級為清風,6級為強風,7級為疾風,8級為大風,9級為烈風,10級為狂風,11級為暴風,12級為颶風。
3、風能的特點是什么?
我們來看看風能的特點:首先,風能的蘊量巨大。太陽輻射到地球的能量中,有2%轉化為風能,這可是一個非常龐大的數(shù)字。
地球上的風能約為27400億千瓦,其中可以利用的約200億千瓦,這個數(shù)量有多大呢?它是地球上可開發(fā)利用的水能總量的10倍!全世界每年燃燒煤炭得到的能量,還不到風能在同一時間內提供給地球能量的1%。
風能最厲害的地方還不僅限于此。風能是可再生的,幾乎可以說是取之不盡、用之不竭的。另外,風能是清潔能源,現(xiàn)如今人們使用的風能利用技術不會造成空氣污染。
然而有效地利用風能可并不簡單,擺在人們面前的困難重重。
第一,風功率密度低,也就是說風能雖然大,但是很難集中利用。為什么說風能多,但不集中呢?如果我們利用化石能源,開采一個煤礦或者油田就行了;如果利用水能,在合適的地方修個水電站就可以了。風能四處皆是,很難把它們集中利用。因此需要選好風電場場址,形成規(guī)?;?。
第二,風能是不穩(wěn)定的,一陣風大,一陣風小,幾乎沒什么規(guī)律,讓人很難掌控。
第三,風能的分布很不均勻。要想利用好風能肯定需要很多技術手段。
4、我國的風能主要分布在哪些地區(qū)?
度量一個地方風能資源是否豐富,我們常用“風功率密度”這個概念,它的單位是“瓦/平方米”。
如果我們把風能資源的多少畫在中國地圖上,就會見到一個很有意思的畫面:西北、東北、華北、東南地區(qū)都是風能資源豐富的地方,中原地帶和西南、東南部分地區(qū)的風能資源貧乏。
我國風能資源總的技術可開發(fā)利用量為7億~12億千瓦。蒙東、蒙西、新疆哈密、甘肅酒泉、河北壩上、吉林西部、江蘇沿海、山東沿海等地區(qū)是我國風能資源最豐富的地區(qū),50米高度3級以上風能資源潛在開發(fā)量約18.5億千瓦,占全國陸上風能資源的77.7%。
5、人們是如何利用風能發(fā)電的?
風力發(fā)電的基本原理簡單來說,就是將風的動能轉變?yōu)闄C械能,再將機械能轉變?yōu)殡娔堋?/p>
具體來說,就是風吹過風車槳葉時在槳葉正反面形成壓差,驅動風輪旋轉,將風的動能轉變?yōu)轱L輪的機械能。發(fā)電機在風輪的帶動下旋轉發(fā)電,將機械能轉變?yōu)殡娔?。實現(xiàn)這一能量轉換的設備為風力發(fā)電機組。
風力發(fā)電機組的功率是衡量風力發(fā)電機組發(fā)電能力的指標,功率越大,則發(fā)電能力越強。風電機組在達到額定功率之前,其輸出功率和風速的立方成正比,因此風速是風能資源的關鍵因素。
但是,人們從風中提取的能量最多只能是它的59.6%,一般情況下要小于40%。