等风的空中“发电厂”
2021-06-10周亚丽
周亚丽
每天,人们都被包围在名目繁多的家用电器中。现代生活已经越来越离不开电了,可是,地球也早已不堪重负,陷入到前所未有的能源危机中。为了缓解资源紧张的局面,人类不断出击,如今,空中、水中、地下都有了人类的“发电厂”。今天就带大家一同见识见识时刻都在等风来的空中“发电厂”。
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风力发电机根据风轮旋转轴与风向的位置关系分为两类——水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机。水平轴风力发电机风轮的旋转轴与风向是平行的;而垂直轴风力发电机风轮的旋转轴垂直于地面或者气流的方向。
叶片越多,发电越给力?
大家对风车玩具很熟悉,却不见得了解风力发电机,甚至可能误以为生活中常见的四叶风车就能用来发电。跟一些人想象中的景象不同,现在公路两旁常见的风力发电装置,似乎大多都只有三枚叶片。对风力发电来说,叶片的数量并不会直接影响能量利用率,相反,叶片数量多了会对空气流动形成干扰,反而降低利用率。那么问题来了——只用一枚叶片是不是更好呢?答案是不好,因为一枚叶片运转的时候,整个风轮容易失去平衡,影响风力发电机的安全。事实证明,三叶片结构更能保持平衡,因此也就广泛地出现在我们的生活中。
可是满眼都只有三叶风力发电机,这多单调啊。能不能找到更好看、发电能耐更大的风力发电机呢?于是人们脑洞大开,各色风力发电机得以在生活中争奇斗艳,一起来看看哪种风力发电机最酷吧!
拍拍“翅膀”就发电
当发电机學会“拍翅膀”之后,发起电来也给力,比如这款跟蜂鸟“偷师”了扑翼技巧的风力发电机。蜂鸟是鸟类中有名的飞行家,和它的小身板比起来,它的飞行效率高得惊人。它极速拍动翅膀,一小时可以飞45千米,翅膀拍打的频率可以达到每秒50次左右。
扑翼发电机安装了一对用碳素纤维材料制作的翅膀,翅膀长度大约为1.6米。这对翅膀以画8字的方式来收集风能。它的占地面积小,不挑剔建造环境,而且运行噪音小,因为没有转动的巨大扇叶,所以也不会伤害到空中的鸟类。
放个“喇叭”来发电
酷似朝天大喇叭的无叶片风力机,虽然颜值不咋高,但是它可以捕捉各个方向的来风,连微风也休想从它面前逃开。当气流从喇叭口进入发电机内部后,会沿着逐渐变窄的管道流动,气流速度会逐渐被增大,推动发电机发电。
“漩涡”里的棒子也懂发电
如果你在大地上,看见一根根高高耸立的棒子,那可能是遇见了风力发电机。没有一枚叶片,不代表人家就没有发电的本事。这种发电机的大名叫作无叶片涡振器。它利用特别的“卡门涡街”现象来工作。让空气从棒子周围流过时产生的“漩涡”促使棒子产生振动,而棒子来回振动就会带动发电机发电。只不过,现阶段棒子们发电的效率还不够高,而且让它们长时间处于振动状态,会加剧材料的磨损,还需要假以时日提升技术,才能更好地进行发电。
球球也爱发电
除了会制作大风车,荷兰的新型风力发电装置也十分别致。在荷兰阿姆斯特丹机场高速路旁,有一个个球形的“打蛋器”,它们叫作“能源球”。能源球通过在球体内部制造压力,吸取球体附近的气流,促使叶片旋转,进而将风力转化为电能。当风速达到7米/秒时,一个直径为1米的能源球一年可以产生500度电,一个直径为2米的能源球一年可以产生1750度电。即使在风速下降到2米/秒时,能源球也能持续运行发电。据初步测算,能源球可以比相同直径的推进式叶片涡轮多产生40%的电能。
除了上面这些,还有利用高空风发电的汽艇发电机、风筝风力发电机等。你还知道哪些酷酷的风力发电装置呢?