国际能源网讯:当太阳幅射能穿越地球大气层时,大气层约吸收 2×1016 瓦的能量,其中一小部分转变成空气的动能。因为热带比极带吸收较多的太阳辐射能,产生大气压力差导致空气流动而产生“风”。风能利用主要是将大气运动时所具有的动能转化为其他形式的能,其具体用途包括:风力发电、风帆助航、风车提水、风力致热采暖等。
1. 风力发电
利用风力发电以越来越成为风能利用的主要形式,受到世界各国的高度重视,而且发展速度最快。风力发电的优越性可归纳为三点:第一,建造风力发电场的费用低廉,比水力发电厂、火力发电厂或核电站的建造费用低得多;第二,不需火力发电所需的煤、油等燃料或核电站所需的核材料即可产生电力,除常规保养外,没有其他任何消耗;第三,风力是一种洁净的自然能源,没有煤电、油电与核电所伴生的环境污染问题。
2. 风帆助航
风能最早的利用方式是“风帆行舟”。埃及尼罗河上的风帆船、中国的木帆船,都有两三千年的历史记载。唐代有“乘风破浪会有时,直挂云帆济沧海”诗句,可见那时风帆船已广泛用于江河航运。最辉煌的风帆时代是中国的明代,14 世纪初叶中国航海家郑和七下西洋,庞大的风帆船队功不可没。
在机动船舶发展的今天,为节约燃油和提高航速,古老的风帆助航也得到了发展。航运大国日本已在万吨级货船上采用电脑控制的风帆助航,节油率达 15%。
3 . 风力提水
1000 多年前,中国人首先发明了风车,用它来提水、磨面,替代繁重的人力劳动。风力提水自古至今一直得到较普遍的应用。20 世纪下半时,为解决农村、牧场的生活、灌溉和牲畜用水以及为了节约能源,风力提水机有了很大的发展。现代风力提水机根据用途分为两类:一类是高扬程小流量的风力提水机,它与活塞泵相配,提取深井地下水,主要用于草原、牧区,为人畜提供饮水;另一类是低扬程大流量的风力提水机,它与螺旋泵相配,提取河水、湖水或海水,主要用于农田灌溉、水产养殖或制盐。
4. 风力致热
随着生活水平的提高,家庭用热能的需要越来越大,特别是在高纬度的欧洲、北美取暖、烧水是耗能大户。为解决家庭及低品位工业热能的需要,风力致热有了较大的发展。
“风力致热”是将风能转换成热能。目前有三种转换方法。一是风力机发电,再将电能通过电阻丝发热,变成热能。虽然电能转换成热能的效率是 100%,但风能转换成电能的效率却很低,因此从能量利用的角度看,这种方法是不可取的。二是由风力机将风能转换成空气压缩能,再转换成热能,即由风力机带动一离心压缩机,对空气进行绝热压缩而放出热能。三是将风力机直接转换成热能。显然第三种方法致热效率最高。风力机直接转换热能也有多种方法。最简单的是搅拌液体致热,即风力机带动搅拌器转动,从而使液体(水或油)变热。“液体挤压致热”是用风力机带动液压泵,使液体加压后再从狭小的阻尼小孔中高速喷出而使工作液体加热。此外还有固体摩擦致热和涡电流致热等方法。
目前,大规模利用风能、太阳能等可再生能源已成为世界各国的重要选择。风能是可再生能源中发展最快的清洁能源,开发可再生能源与提高能源使用效率相结合,将对全球经济发展、解决贫困人口的能源问题、减少温室气体排放等做出重大贡献。
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