風(fēng)力的利用,從古代就開始了。14世紀(jì)荷蘭人改造了風(fēng)車結(jié)構(gòu),廣泛用來排除沼澤的積水和灌溉萊茵河三角洲。到19世紀(jì),風(fēng)車的使用達(dá)到全盛時期,當(dāng)時不僅荷蘭有風(fēng)車1萬多臺,美國西部地區(qū)農(nóng)村更有風(fēng)車100多萬臺。
然而,20世紀(jì)以來,內(nèi)燃機(jī)和電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用,導(dǎo)致了輪船風(fēng)行世界,依靠風(fēng)力推動的帆船幾乎被淘汰,古老的風(fēng)車也一度變得暗淡無光。1973年全世界能源危機(jī)發(fā)生以后,人們才認(rèn)識到煤、石油等礦物燃料儲量有限,終究會消耗殆盡,燃料燃燒會污染大氣,使環(huán)境問題日益嚴(yán)重,于是,可再生而又無污染的風(fēng)能,又以新的姿態(tài)進(jìn)入了人類的生產(chǎn)和生活。
風(fēng)是一種潛力很大的能源。也許有人還記得,18世紀(jì)初,橫掃英法兩國的一次狂暴大風(fēng),吹毀了400多座磨坊、800多座房屋、100多座教堂、400多條帆船,并有數(shù)千人受到傷害,25萬株大樹被連根拔起。僅就拔樹一事而論,風(fēng)在數(shù)秒鐘內(nèi)就發(fā)出了1千萬馬力(即750萬千瓦;1馬力等于0.75千瓦)的功率!科學(xué)家估計過,地球上可用來發(fā)電的風(fēng)力資源約有100億千瓦,是現(xiàn)在全世界水力發(fā)電量的10倍。目前全世界每年燃燒煤所獲得的能量,只有風(fēng)力在一年內(nèi)提供的能量的1/3000。
一般說來,風(fēng)速為3.4—5.4米/秒的3級風(fēng)就有利用價值。從經(jīng)濟(jì)合理的角度出發(fā),風(fēng)速大于4米/秒才適宜于發(fā)電。風(fēng)力愈大,經(jīng)濟(jì)效益也愈大。
1977年,原聯(lián)邦德國在有“風(fēng)谷”之稱的布隆坡特爾,建造了一座世界上最大的發(fā)電風(fēng)車。風(fēng)車高達(dá)150米,比美國“摩德2號”風(fēng)力電站高出45米。塔頂?shù)臋C(jī)房能以0.5米/秒的速度轉(zhuǎn)動,根據(jù)風(fēng)向調(diào)節(jié)風(fēng)車的迎風(fēng)面。當(dāng)風(fēng)速為6.3米/秒時,風(fēng)車開始轉(zhuǎn)動,風(fēng)速達(dá)12米/秒時可發(fā)出3000千瓦的電。這個電站可供給250戶住宅的各項(xiàng)用電。
1979年上半年,美國在北卡羅來納州的藍(lán)嶺山上,又建成了一座發(fā)電用的風(fēng)車。這個風(fēng)車有10層樓高,風(fēng)車鋼葉片的直徑60米。葉片安裝在一個塔型建筑物上,因此風(fēng)車可自由轉(zhuǎn)動并從任何一個方向獲得風(fēng)力;風(fēng)力時速在38千米以上時,發(fā)電能力也可達(dá)2000千瓦。由于這個丘陵地區(qū)平均風(fēng)力時速只有29千米,因此風(fēng)車不能全部運(yùn)動。但是,即使全年只有一半時間運(yùn)轉(zhuǎn),它也能夠滿足北卡羅來納州7個縣1%—2%的用電需要。
現(xiàn)在,在德國,每年風(fēng)力提供的能量占全國所需能量的6%—8%。歐美許多國家正興起采用風(fēng)力機(jī)群聯(lián)合發(fā)電的熱潮。500千瓦的風(fēng)力發(fā)電機(jī)開始進(jìn)入市場。1994年初全世界風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量已達(dá)371萬千瓦,而到1997年世界裝機(jī)容量則猛增到152.6萬千瓦,其中以德國50萬千瓦為最多。
我國風(fēng)能資源極為豐富??茖W(xué)家計算,全國可利用的風(fēng)能資源約為2.53×10瓦,相當(dāng)于1992年我國發(fā)電總裝機(jī)容量的1.5倍。1983年建造在浙江泗礁島上的40千瓦風(fēng)力發(fā)電站已并網(wǎng)發(fā)電。此后,在內(nèi)蒙古自治區(qū)投入使用的50—500瓦小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)達(dá)10萬臺,使邊遠(yuǎn)地區(qū)農(nóng)牧民用上了電燈,看上了電視。
對于缺水、缺燃料和交通不便的沿海島嶼、草原牧區(qū)、山區(qū)和高原地帶,因地制宜地利用風(fēng)力發(fā)電,大有可為。
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