風能

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風能(Wind energy source)

目錄

什麼是風能[1]

  風能是指地球錶面大量空氣流動所產生的動能。風的產生是由於地面接受太陽輻射後氣溫變化不同和空氣中水蒸氣的含量不同引起各地氣壓的差異,導致高壓區的空氣向低壓區流動。

風能的歷史

  人類利用風能的歷史可以追溯到公元前。我國是世界上最早利用風能的國家之一。公元前數世紀我國人民就利用風力提水、灌溉、磨面、舂米,用風帆推動船舶前進。埃及尼羅河上的風帆船、中國的木帆船,都有兩三千年的歷史記載。唐代有“乘風破浪會有時,直掛雲帆濟滄海”詩句,可見那時風帆船已廣泛用於江河航運。到了宋代更是我國應用風車的全盛時代,當時流行的垂直軸風車,一直沿用至今。

  在國外,公元前2世紀,古波斯人就利用垂直軸風車碾米。10世紀伊斯蘭人用風車提水,11世紀風車在中東已獲得廣泛的應用。13世紀風車傳至歐洲,14世紀已成為歐洲不可缺少的原動機。在荷蘭風車先用於萊茵河三角洲湖地和低濕地的汲水,其風車的功率可達50馬力,以後又用於榨油和鋸木。到了十八世紀二十年代,在北美洲風力機被用來灌溉田地和驅動發電機發電。從1920年起,人門開始研究利用風力機作大規模發電。1931年,在蘇聯的Crimean Balaclava建造了一座100KW容量的風力發電機,這是最早商業化的風力發電機。

風能的優缺點[2]

風能的優點

  1、取之不盡、用之不竭風能是太陽能的一種轉化形式,據專家估算在全球邊界層內,風能總量為1.3×1015W,一年中約有1.14×1016kW·h的能量,這相當於目前全世界每年所燃燒能量的3000倍左右。

  2、就地可取,無需運輸風能本身是免費的,就地取材開發風能是解決偏遠地區和少數民族聚居區能源供應的重要途徑。

  3、分佈廣泛,分散使用若將lOm高處、密度大於150~200w/m2的風能作為有利用價值的風能,則全世界2/3的地區具備這樣有價值的風能。風力發電系統可大可小,因此便於分散使用。

  4、不污染環境,不破壞生態風能在開發利用過程中不會給空氣帶來污染,也不破壞生態,是一種清潔安全的能源

風能的缺點

  1、能量密度低空氣的密度僅是水的1/773,當風速為3m/s時,能量密度僅為0.02kW/m2。相同流速下,要獲得與水同樣的功率,風輪直徑要相當於水輪的27.8倍。因此風能是一種能量密度極稀的能源,單位面積上僅獲很少的能量。

  2、能量不穩定風能是一種隨機能源,其強度每時每刻都在不斷變化之中,這種不穩定性給使用帶來一定難度。

風能的利用[3]

  風能利用歷史悠久,我國是世界上最早利用風能的國家之一。風能是利用風力機將風能轉化為電能、熱能、機械能等各種形式的能量,用於發電、提水、助航、致冷和致熱等。

  1、風力發電

  風力發電通常有三種運行方式:一是獨立運行方式,它用蓄電池蓄能,以保證無風時的用電;二是風力發電與其他發電方式相結合;三是風力發電併入常規電網運行。近十年來,全球的風電發展迅速,自1995年以來,世界風能發電以每年48.7%的速率增長,即幾乎增加近0.5倍。去年年底全球裝機容量為13932MW(5個半核電廠),自20世紀90年代以來,全球風電的增長,每年為40%(和行動電話的成長可媲美),僅德國去年一年就裝了1568MW(半個核電廠),超過了其他傳統發電的總和。

  2、風力泵水

  從古至今一直得到較普遍的應用。現代風力泵水機根據用途可以分為兩類:一類是高揚程小流量的風力泵水機,它與活塞泵相配提取深井地下水,主要用於草原、牧區,為人畜提供飲水;另一類是低揚程大流量的風力泵水機,它與螺旋泵相配提取河水、湖水或海水,主要用於農田灌溉、水產養殖或製鹽。

風能的效益[4]

  風力機發電的真正價值到底是什麼?儘管聽起來簡單,但這是一個難於回答的問題。可以從不同的角度來考察風電的價值,這使對風電價值的評價變得很複雜。如果從國家的角度來評估風電的效益,除了所獲得的單純產能之外,通過清潔環境友好能源技術發電的效益也應該定量地加到風電的價格上。其他能源技術涉及的隱性社會成本也應該算作風能的效益。

  如果從電力公司的角度來評估其效益,風電的價值主要取決於其在一天中的什麼時間是可利用的。對向當地電網銷售所生產電力的私人投資者銷售價格決定了其收益。風力機業主可能會部分或者全部使用風力發出的電能來滿足其自身的能源需求,否則他必須從電網以零售價格購買電力,對他而言,風能的效益可以用當地的主導能源價格來評價。風能效益在不同的地方會有巨大不同,例如,德國的電力價格比英國更高,因此德國的風電利潤更多。

  風能的效益還可以用被風力機替換的其他能源技術的發電成本來評價。例如,如果用風力機來替代柴油發動機,那麼可以考慮將柴油發電的度電成本做為風電的價值。

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參考文獻

  1. 翟文明主編.地理常識全知道 超值白金版.中國華僑出版社,2011.01.
  2. 齊寶森,呂宇鵬,徐淑瓊編.21世紀新型材料.化學工業出版社,2011.07.
  3. 齊寶森,呂宇鵬,徐淑瓊編.21世紀新型材料.化學工業出版社,2011.07.
  4. (印度)馬修(Mathew,S.)著;許鋒飛譯.風能原理、風資源分析及風電場經濟性.機械工業出版社,2011.05.


  

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