風(fēng)力發(fā)電的春天
20世紀(jì)的三次石油危機使得傳統(tǒng)能源頻頻告急，在這樣的形勢下，再加上全球環(huán)境污染，使全球生態(tài)環(huán)境惡化，促使人們的生態(tài)環(huán)境保護意識加強。這也為風(fēng)能、太陽能等清潔能源創(chuàng)造了發(fā)展的機會。
風(fēng)力發(fā)電對于解決沿海島嶼、交通不便的邊遠地區(qū)、地廣人稀的草原牧場，以及遠離電網(wǎng)的農(nóng)村、邊疆等地方的生產(chǎn)和生活用電問題有著立竿見影的效果。正是在這樣的形勢下，風(fēng)力發(fā)電迎來了發(fā)展的春天。從20世紀(jì)70年代開始，世界各國加快了研究風(fēng)力發(fā)電和建設(shè)大中型風(fēng)力發(fā)電場的努力。據(jù)科學(xué)家預(yù)計，到21世紀(jì)中葉，風(fēng)能將成為世界能源供應(yīng)的支柱之一，成為人類社會可持續(xù)發(fā)展的主要動力源。
水平軸風(fēng)力發(fā)電機——旗桿頂上掛螺旋槳
我們常見的風(fēng)力發(fā)電機都是水平軸風(fēng)力發(fā)電機。他們看起來就像是旗桿頂上掛螺旋槳。這個螺旋槳稱為“風(fēng)輪”，旗桿稱為“塔架”，在風(fēng)輪后面有個小機艙，里面有增速齒輪箱和傳動系統(tǒng)，風(fēng)輪的低速轉(zhuǎn)動可在齒輪箱里變成高速。由于風(fēng)輪必須迎著風(fēng)才能轉(zhuǎn)動，所以機艙里還有偏航裝置控制系統(tǒng)，可以讓風(fēng)輪始終正對著風(fēng)來的方向，一般來說，風(fēng)輪只有在4級風(fēng)以上時才能轉(zhuǎn)動，但是到了8級風(fēng)以上時，風(fēng)力發(fā)電機就必須停止工作，以免電機設(shè)備被大風(fēng)毀壞。不過，如今的最新式風(fēng)力發(fā)電機已能在3級風(fēng)至10級風(fēng)的情況下正常工作了。
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| 海上的水平軸風(fēng)力發(fā)電機 |
垂直軸風(fēng)力發(fā)電機——腦袋頂著螺旋槳
水平軸風(fēng)力發(fā)電機的風(fēng)輪軸要承受風(fēng)輪轉(zhuǎn)動的扭力以及風(fēng)輪質(zhì)量帶來的阻力，而隨著風(fēng)輪越做越大，質(zhì)量也越來越大，風(fēng)輪軸一旦承受不了就會損毀。我國從2001年開始研發(fā)一種新型的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機，它的輪軸是豎直立在地面上的，風(fēng)輪就像直升機的螺旋槳那樣，在“旗桿”（塔架）頂上。
這樣做有幾個好處：一是風(fēng)輪質(zhì)量由塔架承擔(dān)了，輪軸就不需要再承擔(dān)風(fēng)輪的質(zhì)量帶來的剪力；二是垂直軸的風(fēng)輪既然像直升機螺旋槳，因此它會形成升力，風(fēng)力越大，轉(zhuǎn)得越快，
升力就越大，軸對風(fēng)輪的阻力就越小，使垂直軸風(fēng)力發(fā)電機的風(fēng)輪有點“浮”起來，轉(zhuǎn)得更輕盈，更容易增速，從而產(chǎn)生更大的能量。此外，垂直-力型風(fēng)力發(fā)電機還有一大好處：它的增速齒輪箱、偏航控制系統(tǒng)和發(fā)電機等重要裝置都是裝在地面上（塔架底部）的，這樣在大風(fēng)天氣里，維修人員就不用冒著生命危險爬上塔頂去進行維修。
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| 廣州能源所園區(qū)內(nèi)的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機 |
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