清洁能源——风能资源的利用

  地球表面大量空气流动所产生的动能。由于地面各处受太阳辐照后气温变化不同和空气中水蒸气的含量不同,因而引起各地气压的差异,在水平方向高压空气向低压地区流动,即形成风。风能资源决定于风能密度和可利用的风能年累积小时数。风能密度是单位迎风面积可获得的风的功率,与风速的三次方和空气密度成正比关系。

  风能是一种清洁、安全、可再生的绿色能源,利用风能对环境无污染,对生态无破坏,环保效益和生态效益良好,对于人类社会可持续发展具有重要意义。

  1、风帆助航

  风能利用,已有数千年的历史。最早的利用方式是“风帆行舟”,利用风力使船只在海面上航行。哥伦布、麦哲伦以及中国的郑和等的远洋航行使用的船只都是帆船,古老的风帆助航业得到了发展。在现代,随着电子计算机和自动化技术的发展,用计算机自动控制风帆的操纵及风帆与动力装置的优化配合已经成为现实,为风帆船的发展提供了有力的支持。

  2、风车提水

  利用风车提水可以治理山丘区坡耕地和解决人畜饮水问题,既经济、又环保。我国现有耕地18亿亩,灌溉面积仅为耕地面积的一半左右,因为干旱缺水等原因,60%的耕地属中低产田。中低产田的现状都是靠天,风调雨顺则好,一遇到连旱则大幅欠收或绝收。利用当地丰富的风力资源,用风力提水设备将井里或低洼地的水提升到田里,既不用油又不用电,政府一次性投资,百姓终身受益,可谓一举两得。

  3、风力发电

  近百年来,荷兰、西班牙和希腊等国的乡村居民都会利用风车来发电。但是利用风车做风力发电既不稳定也不可靠,所以,当其他有效动力资源一出现,风车的地位随即被取代了。

  近年来,由于传统燃料价格上涨,导致工程师们尝试发展其他更好的方法利用风力。风力虽不很稳定,但是比其他动力资源要来得便利,因为风向自由、清洁、不会产生不良的副作用。例如,产生有毒的废物等。而且风可以推陈出新、供应不断,这是由于太阳照射局部的地球表面,使大气压力因地球表面的温差而异,已知空气因压力差而流动;所以只要有太阳的照射,风就会不断地吹。

  现代风力机使得持续稳定地利用风能成为可能。在电力不足的地区,为节省柴油机发电的燃料,可以采用风力发电与柴油机发电互补,组成风——柴互补发电系统。风力发电场(简称风电场)是将多台大型并网式的风力发电机安装在风能资源好的场地,按照地形和主风向排成阵列,组成机群向电网供电。

  风力发电机就像种庄稼一样排列在地面上,故形象地称为“风力田”。风力发电场于20世纪80年代初在美国的加利福尼亚州兴起,目前世界上最大的风电场是洛杉矶附近的特哈查比风电场。

(责任编辑:张琪祥)
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