風力（風能）發電的原理

風能

    風能是一種有很大潛力的新能源，越來越多的國家重視利用風力發電，開發新能源，像丹麥、瑞典、蘇聯、美國等等，越來越多的風力發電裝置投入運行。風能是清潔能源之一，取之不盡用之不竭，風力發電前景光明。那么，究竟是怎樣把風能轉化為電能，供人們使用的呢？風力發電的原理是什么？

    我們把風的動能轉變成機械能，再把機械能轉化為電能，這就是風力發電。風力發電的原理，是利用風力帶動風車葉片旋轉，再透過增速機將旋轉的速度提升，來促使發電機發電。風力發電所需要的裝置，稱作風力發電機組。這種風力發電機組，大體上可分風輪（包括尾舵）、發電機和鐵塔三部分。（大型風力發電站基本上沒有尾舵，一般只有小型（包括家用型）才會擁有尾舵）。

    風輪是把風的動能轉變為機械能的重要部件，它由兩只（或更多只）螺旋槳形的葉輪組成。當風吹向槳葉時，槳葉上產生氣動力驅動風輪轉動。槳葉的材料要求強度高、重量輕，目前多用玻璃鋼或其它復合材料（如碳纖維）來制造。

    由于風輪的轉速比較低，而且風力的大小和方向經常變化，這使轉速不穩定；所以，在帶動發電機之前，還必須附加一個把轉速提高到發電機額定轉速的齒輪變速箱，再加一個調速機構使轉速保持穩定，然后再聯接到發電機上。為保持風輪始終對準風向以獲得zui大的功率，還需在風輪的后面裝一個類似風向標的尾舵。

    鐵塔是支承風輪、尾舵和發電機的構架。它一般修建得比較高，為的是獲得較大的和較均勻的風力，又要有足夠的強度。鐵塔高度視地面障礙物對風速影響的情況，以及風輪的直徑大小而定，一般在6-20米范圍內。

    發電機的作用，是把由風輪得到的恒定轉速，通過升速傳遞給發電機構均勻運轉，因而把機械能轉變為電能。

那么，多大的風力才可以發電呢?

    一般說來，3級風就有利用的價值。但從經濟合理的角度出發，風速大于每秒4米才適宜于發電。據測定，一臺55千瓦的風力發電機組，當風速每秒為9.5米時，機組的輸出功率為55千瓦；當風速每秒8米時，功率為38千瓦；風速每秒為6米時，只有16千瓦；而風速為每秒5米時，僅為9.5千瓦。可見風力愈大，經濟效益也愈大。

    風力發電正在世界上形成一股熱潮，為風力發電沒有燃料問題，也不會產生輻射或空氣污染。在我國，現在已有不少成功的中、小型風力發電裝置在運轉。我國的風力資源極為豐富，絕大多數地區的平均風速都在每秒3米以上，特別是東北、西北、西南高原和沿海島嶼，平均風速更大；有的地方，一年三分之一以上的時間都是大風天。在這些地區，風力發電產業的發展前景是光明的。