空中流动的能源----风能系列(四)

 风力发电的春天

20世纪的三次石油危机使得传统能源频频告急，在这样的形势下，再加上全球环境污染，使全球生态环境恶化，促使人们的生态环境保护意识加强。这也为风能、太阳能等清洁能源创造了发展的机会。

风力发电对于解决沿海岛屿、交通不便的边远地区、地广人稀的草原牧场，以及远离电网的农村、边疆等地方的生产和生活用电问题有着立竿见影的效果。正是在这样的形势下，风力发电迎来了发展的春天。从20世纪70年代开始，世界各国加快了研究风力发电和建设大中型风力发电场的努力。据科学家预计，到21世纪中叶，风能将成为世界能源供应的支柱之一，成为人类社会可持续发展的主要动力源。

水平轴风力发电机——旗杆顶上挂螺旋桨

我们常见的风力发电机都是水平轴风力发电机。他们看起来就像是旗杆顶上挂螺旋桨。这个螺旋桨称为“风轮”，旗杆称为“塔架”，在风轮后面有个小机舱，里面有增速齿轮箱和传动系统，风轮的低速转动可在齿轮箱里变成高速。由于风轮必须迎着风才能转动，所以机舱里还有偏航装置控制系统，可以让风轮始终正对着风来的方向，一般来说，风轮只有在4级风以上时才能转动，但是到了8级风以上时，风力发电机就必须停止工作，以免电机设备被大风毁坏。不过，如今的最新式风力发电机已能在3级风至10级风的情况下正常工作了。

 垂直轴风力发电机——脑袋顶着螺旋桨

水平轴风力发电机的风轮轴要承受风轮转动的扭力以及风轮质量带来的阻力，而随着风轮越做越大，质量也越来越大，风轮轴一旦承受不了就会损毁。我国从2001年开始研发一种新型的垂直轴风力发电机，它的轮轴是竖直立在地面上的，风轮就像直升机的螺旋桨那样，在“旗杆”（塔架）顶上。

这样做有几个好处：一是风轮质量由塔架承担了，轮轴就不需要再承担风轮的质量带来的剪力；二是垂直轴的风轮既然像直升机螺旋桨，因此它会形成升力，风力越大，转得越快，

升力就越大，轴对风轮的阻力就越小，使垂直轴风力发电机的风轮有点“浮”起来，转得更轻盈，更容易增速，从而产生更大的能量。此外，垂直-力型风力发电机还有一大好处：它的增速齿轮箱、偏航控制系统和发电机等重要装置都是装在地面上（塔架底部）的，这样在大风天气里，维修人员就不用冒着生命危险爬上塔顶去进行维修。