大风车原来是这样发电
胡帆陈海伦
①“大风车吱呀吱哟哟地转……”细心的朋友可能会发现,近些年来,山川田野间、荒漠戈壁滩、蔚蓝海面上一座座风力发电机组拔地而起。它们在装扮风景的同时,也在源源不断地为人们提供能源。
②人类在很早以前就开始利用风能、建设“风车”了。公元前2世纪的波兰,人们就建有碾米的风车磨坊;元明时期,中国建有风力水车,用来灌溉农田。现代风车的雏形,则来源于1890年丹麦提出的风力发电计划,给风磨安装了发电机。工业革命期间,蒸汽机的出现,让风力发电机的发展遇冷。直到20世纪下半叶,化石能源告急,生态环境恶化,风力发电再次引起了人们的重视。
③风力发电机的工作原理就是利用风力带动风轮旋转,把风的动能转变为风轮轴的机械能,发电机在风轮轴的带动下旋转发电。它和纸风车结构相似,由风轮、机舱、塔筒组成。但是,纸风车为了更漂亮可以折出很多个叶片,而风机的风轮一般为3个叶片,因为这样便于平衡,性价比更高。
④对于风力发电来说,风速达到2.5~3m/s(微风拂面)就可发电。风越大,风轮转得越快,发的电能也越多。但是当风速达到25~30m/s(狂风大作)时风机就会停止工作,进入“防御姿态”。因为这个时候的风可以拔起树木,摧毁房屋,如果风机继续工作就会损坏发电机组。
⑤随着风力发电的发展,风机的叶轮直径也逐渐增大,近15年间,叶轮直径已经从70m增大到250m。目前我国陆上风电机组叶轮直径处于200m水平,其扫风面积超过32000m2 , 相当于4.5个标准足球场。
⑥从远处看,人们可能会觉得风机的叶片转得很慢。但事实上,由于机舱齿轮的加速作用,风机叶片的尖部线速度有时和高铁运行速度不相上下。不同功率、不同类型的风机转一圈产生的电量也不同,有的可发1.4度电,相当于一个普通家庭一晚上空调用电量;而有的可产生5.8度电,能供一个普通家庭用一天。
⑦与传统发电方式相比,风力发电具有很多优势。相比火力发电,风力发电没有粉尘、硫化物、二氧化碳等的排放;相比水力发电,风力发电没有库区移民问题和蓄水对地质构造的影响,建成周期短。
⑧近年来,风力发电在国家政策支持和能源供应紧张的背景下迅速发展。比如北京冬奥会全部场馆的用电主要是河北张家口的风力和光伏发电输入的。相信,“十四五”时期风力发电必将实现高质量跃升发展。
(选自“学习强国”,有删改)