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風車發電的奧秘
2018-02-20 08:00:00 來源: 新華網
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風車發電的奧秘古人利用風車來抽水、磨面,用風帆行船,“呼風”可以“換電”嗎?科學實踐證明,利用風能可以發電,並且它不需要燃料,也不會産生輻射或空氣污染。

風能“變身”電能需要什麼道具?

自然界的風,來無影去無蹤。在太陽光的照射下,各個地方的空氣因受熱不均勻而發生流動,便産生了風,風能實際上就是空氣的動能,是一種取之不盡的能源。

風能變成電能的原理很容易理解,就是把電風扇的原理反過來。我們知道電風扇通電後,在電動機的作用下,電能轉化為動能,風扇葉片轉動起來,風就産生了。而風力發電的順序是相反的,風吹動發電機的葉片,使之轉動,葉片帶動發電機把風能轉化為電能。

風力發電所需要的裝置,叫做風力發電機組,包括風輪、發電機和鐵塔三部分。風輪由兩只或更多只葉輪組成,當風吹來時,葉輪驅動風輪轉動,把風的動能轉變為機械能,再通過發電機把機械能轉變為電能。鐵塔修建得比較高,它是支撐風輪和發電機的構架。

大家會注意到,大部分風力發電機都是三個葉片在轉動著,這是為什麼呢?其實,科學家們做了很多復雜的理論計算和風洞實驗,來確定發電機葉片的形狀和葉片的個數。實驗證明,風輪的葉片不是越多越好,三葉風輪與兩葉風輪相比,運轉時的平衡性更好。與多葉風輪相比,三葉風輪的優點是輪葉自重較輕、葉片長度較長。綜合多種因素考慮,三葉風輪具有比較好的性能,風能利用率也比較高。

三葉風力發電機

可以“發電”的風箏

最簡單的風箏,是由小棍、細繩和彩紙扎成的花花綠綠的兒童玩具。能“發電”的風箏當然不是我們平時玩的風箏,這些發電風箏是比較特殊的,上面安裝著多種傳感器,採用高強度的輕質材料制成,面積大、重量輕、抗風能力強。

風箏飄在天空時,幾乎垂直于風向,從而産生了最大的上升拉力,這種拉力就作用在放風箏的繩索上,然後繩索拉動固定在地面上的轉盤轉動,此時轉盤帶動發電機發來。

根據記載,早在十九世紀初就有人用大型風箏來拉小火車,但是人們在1980年前後才開始著手研究風箏發電的可能性。如今,各個國家的科研人員正在努力讓風箏發電,使它成為高空風力發電的平臺。風箏發電係統很復雜,比如,風箏將高空的風能轉化為機械能的同時,也是保持係統穩定的平衡器,但平衡運動與做功運動相互影響,因此設計出平衡與做功的最佳控制模式有很大難度。另外,碰到雷雨天氣,電站容易被“順繩索而下”的雷電擊毀。我們相信,在可預見的未來,“風電風箏”將會飛入高空,將那裏更強勁、更穩定的風能“捕獲”回來。

 

 

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【糾錯】 責任編輯: 魏承瑤
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