风能的利用

【专家解说】：能的利用 张显双 在自然界的能源中，风能是极其丰富的。据粗略估计，近期可以利用的风能总功率约为106～107兆瓦，这个数值比全世界可以利用的水力资源大10倍。但是，这笔巨大的自然财富还有待人类去大力开发。 我国是利用风能最早的国家。早在2000多年以前，利用风力驱动的帆船已经在江河中行驶，明代开始应用风力水车灌溉农田，并且出现了用于农产品加工的风力机械。 现代利用风能的主要方式是风力发电，它的核心是风轮机。 风轮机可以分为水平轴和垂直轴两大类。 图8－2是一种水平轴风轮机。高高的机架上装着一个可以在水平方向转动的工作台，台面上有发电机。台架的尾部装有一个尾舵，它靠风力来回转动，让风轮总是迎风转动。巨大的风轮叶片有十几米长，转动起来的力量是很大的。 在丹麦日德兰半岛北部的奥尔堡，有一座巨大的风车。安装风车和发电设备的钢筋混凝土塔有13层楼高，塔顶直径3米，塔底直径6米。风车的叶片长27米，一个叶片就有5吨重。在风力推动下，巨大的风车每分钟转40转。风车后边的雪茄烟形状的机舱里安放着发电机，它每年可发电400万千瓦时。 这座巨大的风力发电机，是一所中学、一所师范大学和一所“旅行大学”的教师和学生筹资建成的，没有向政府和工业界要一分钱。工程设计、建造以及部分零件的制造，都是数百名学生和教师一起完成的，只聘请了4位工程师和专家作指导。这是世界上业余爱好者制作的最大的风车。 垂直轴的风轮机，也叫中国式风轮机，它的“祖先”是立帆式风轮机，诞生在我国北方沿海一带，估计是在宋朝时出现的。这种风轮机的轴与风向大体垂直，是竖直向上的，风帆总是朝一个方向转动。 图8－3是我国研制的垂直轴风轮机示意图，竖直的轴在风吹时转动，带动下部的发电机发电。这种风力发电站是大有发展前途的。 我国适合风力发电的区域非常广阔，特别是东南沿海和西北草原地区。这些区域的年平均风速分别达到6～8米／秒和4～6米／秒，具有相当大的开发、利用价值。 我国科技人员在七五计划期间，进行风能利用的攻关。研制了6种百瓦级、4林千瓦级和4种10千瓦级风力发电机组，使我国风力机系列55千瓦级以下品种基本齐全，性能和质量有了新的提高。主要性能指标均达到国际先进水平。其中研制的两台55千瓦发电机组，已在山东长岛安装，部分性能指标达到国外样机的水平。研制的5种风力提水机组，其中FDG－7型大流量风力提水机组，是我国目前功率最大的风力提水机组，在低扬程大流量风力提水机类型中，处于国内外领先地位。 《物理世界》第二册