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风车的作用?

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【专家解说】:风车之国及其他   人们常把荷兰称为“风车之国”,荷兰是欧洲西部一个只有一千多万人口的国家。它的真正国名叫“尼德兰”。“尼德”是低的意思,“兰”是土地,合起来称为“低洼之国”。荷兰全国三分之一的面积只高出北海海面l米,近四分之一低于海平面,真是名符其实的“尼德兰”。   荷兰座落在地球的盛行西风带,一年四季盛吹西风。同时它濒临大西洋,又是典型的海洋性气候国家,海陆风长年不息。这就给缺乏水力、动力资源的荷兰,提供了利用风力的优厚补偿。   荷兰的风车,最早从德国引进。开始时,风车仅用于磨粉之类。到了十六、七世纪,风车对荷兰的经济有着特别重大的意义。当时,荷兰在世界的商业中,占首要地位的各种原料,从各路水道运往风车加工,其中包括:北欧各国和波罗的海沿岸各国的木材,德国的大麻子和亚麻子,印度和东南亚的肉桂和胡椒。在荷兰的大港--鹿特丹和阿姆斯特丹的近郊,有很多风车的磨坊、锯木厂和造纸厂。   随着荷兰人民围海造陆工程的大规模开展,风车在这项艰巨的工程中发挥了巨大的作用。根据当地的湿润多雨、风向多变的气候特点,他们对风车进行了改革。首先是给风车配上活动的顶篷。此外,为了能四面迎风,他们又把风车的顶篷安装在滚轮上。这种风车,被称为荷兰式风车(如左图)。   荷兰风车,最大的有好几层楼高,风翼长达20米。有的风车,由整块大柞木做成。十八世纪末,荷兰全国的风车约有一万二千架,每台拥有6000匹马力。这些风车用来碾谷物、粗盐、烟叶、榨油,压滚毛呢、毛毡、造纸,以及排除沼泽地的积水。正是这些风车不停地吸水、排水,保障了全国三分之二的土地免受沉沦和人为鱼鳖的威胁。   二十世纪以来,由于蒸气机、内燃机、涡轮机的发展,依靠风力的古老风车曾一度变得暗淡无光,几乎被人遗忘了。但是,因为风车利用的是自然风力,没有污染、耗尽之虞,所以它不仅被荷兰人民一直沿用至今,而且也成为今日新能源的一种,深深地吸引着人们。   目前,荷兰大约有两千多架各式各样的风车。荷兰人很喜爱他们的风车,在民歌和谚语中常常赞美风车。风车的建筑物,总是尽量打扮得漂漂亮亮的。每逢盛大节日,风车上围上花环,悬挂着国旗和硬纸板做的太阳和星星。   在我国,使用风车的历史很早。在辽阳三道壕东汉晚期的汉墓壁画上,就画有风车的图样。这表明,风车在我国至少已有1700多年的历史。明代开始应用风力水车灌溉农田,并出现用于农副产品加工的风力机械了。   在埃及,还可以看到古代风磨的遗留品。现今保存的一部份磨石,说明它大约还是两千年以前所造成的。这样说来,东方国家的人民在上古时代就已经在利用风力为他们工作了。   在欧洲,第一架风车大约是出现在公元八世纪的时候。到十九世纪,风车的使用达到全盛时期。据记载,当时不仅荷兰有一万多架风车,美国农村更有100多万架风车。一直到本世纪初,多风的丹麦还保留有十多万架风车。在英国、希腊等岛屿国家的乡村中,都在广泛地使用着风车。在一些动力资源缺乏和交通不便的草原牧区、沿海岛屿,仍然用它来抽水灌溉、碾米磨面、粉碎饲料,或用它驱动小型发电机来照明等等。 风力发电   风很早就被人们利用--主要是通过风车来抽水、磨面……。现在,人们感兴趣的,首先是如何利用风来发电。   风是一种潜力很大的新能源,人们也许还记得,十八世纪初,横扫英法两国的一次狂暴大风,吹毁了四百座风力磨坊、八百座房屋、一百座教堂、四百多条帆船,并有数千人受到伤害,二十五万株大树连根拔起。仅就拔树一事而论,风在数秒钟内就发出了一千万马力(即750万千瓦;一马力等于0.75千瓦)的功率!有人估计过,地球上可用来发电的风力资源约有100亿千瓦,几乎是现在全世界水力发电量的10倍。目前全世界每年燃烧煤所获得的能量,只有风力在一年内所提供能量的三分之一。因此,国内外都很重视利用风力来发电,开发新能源。   利用风力发电的尝试,早在本世纪初就已经开始了。三十年代,丹麦、瑞典、苏联和美国应用航空工业的旋翼技术,成功地研制了一些小型风力发电装置。这种小型风力发电机,广泛在多风的海岛和偏僻的乡村使用,它所获得的电力成本比小型内燃机的发电成本低得多。不过,当时的发电量较低,大都在5千瓦以下。   目前,据了解,国外已生产出15,40,45,100,225千瓦的风力发电机了。1978年1月,美国在新墨西哥州的克莱顿镇建成的200千瓦风力发电机,其叶片直径为38米,发电量足够60户居民用电。而1978年初夏,在丹麦日德兰半岛西海岸投入运行的风力发电装置,其发电量则达2000千瓦,风车高57米,所发电量的75%送入电网,其余供给附近的一所学校用。   1979年上半年,美国在北卡罗来纳州的蓝岭山,又建成了一座世界上最大的发电用的风车。这个风车有十层楼高,风车钢叶片的直径60米;叶片安装在一个塔型建筑物上,因此风车可自由转动并从任何一个方向获得电力;风力时速在38公里以上时,发电能力也可达2000千瓦。由于这个丘陵地区的平均风力时速只有29公里,因此风车不能全部运动。据估计,即使全年只有一半时间运转,它就能够满足北卡罗来纳州七个县1%到2%的用电需要。   怎样利用风力来发电呢?   我们把风的动能转变成机械能,再把机械能转化为电能,这就是风力发电。风力发电所需要的装置,称作风力发电机组。这种风力发电机组,大体上可分风轮(包括尾舵)、发电机和铁塔三部分。   风轮是把风的动能转变为机械能的重要部件,它由两只(或更多只)螺旋桨形的叶轮组成。当风吹向浆叶时,桨叶上产生气动力驱动风轮转动。桨叶的材料要求强度高、重量轻,目前多用玻璃钢或其它复合材料(如碳纤维)来制造。   由于风轮的转速比较低,而且风力的大小和方向经常变化着,这又使转速不稳定;所以,在带动发电机之前,还必须附加一个把转速提高到发电机额定转速的齿轮变速箱,再加一个调速机构使转速保持稳定,然后再联接到发电机上。为保持风轮始终对准风向以获得最大的功率,还需在风轮的后面装一个类似风向标的尾舵。   铁塔是支承风轮、尾舵和发电机的构架。它一般修建得比较高,为的是获得较大的和较均匀的风力,又要有足够的强度。铁塔高度视地面障碍物对风速影响的情况,以及风轮的直径大小而定,一般在6-20米范围内。   发电机的作用,是把由风轮得到的恒定转速,通过升速传递给发电机构均匀运转,因而把机械能转变为电能。   多大的风力才可以发电呢?   一般说来,3级风就有利用的价值。但从经济合理的角度出发,风速大于每秒4米才适宜于发电。据测定,一台55千瓦的风力发电机组,当风速每秒为9.5米时,机组的输出功率为55千瓦;当风速每秒8米时,功率为38千瓦;风速每秒为6米时,只有16千瓦;而风速为每秒5米时,仅为9.5千瓦。可见风力愈大,经济效益也愈大。 在我国,现在已有不少成功的中、小型风力发电装置在运转。   我国的风力资源极为丰富,绝大多数地区的平均风速都在每秒3米以上,特别是东北、西北、西南高原和沿海岛屿,平均风速更大;有的地方,一年三分之一以上的时间都是大风天。在这些地区,发展风力发电是很有前途的。   风是没有公害的能源之一。而且它取之不尽,用之不竭。对于缺水、缺燃料和交通不便的沿海岛屿、草原牧区、山区和高原地带,因地制宜地利用风力发电,非常适合,大有可为。

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