风能及其特点

2.风能及其特点

风能作为一种能量，是指一种因地球表面大量空气流动所产生的动能。风能的产生源于地面受热不均而引起的气压差。由于受太阳辐射后气温变化不同，以及不同地区空气中水蒸气的含量不同，各地的气压也就不同。受气压差的影响，空气在水平方向从高压地区流向低压地区就形成了风。风能资源的丰富与否取决于风能密度和可利用的风能年累积小时数。风能密度是单位迎风面积上可获得的风的功率。风能的密度与风速的立方和空气的密度成正比关系。

在自然界中，风能是一种可再生、无污染、储量丰富、分布广泛的新能源。随着全球气候的变暖和能源危机的日益加剧，世界各国都在加紧对风力的开发和利用，以减少二氧化碳等温室气体的排放，保护我们赖以生存的环境。人类对风能的利用主要有两种形式，即直接以风能作动力和风力发电。其中，以风能发电为主。

风能发电

风能发电是在以风为动能的基础上发展而来的。人们用风车把风的动能转化为旋转的动作去推动发电机，从而产生了电力。据统计，截止到2008年，全世界风力发电产生的电力约有94.1百万千瓦，占世界总发电量的1%。虽然目前风能在大多数国家还不是主要的能源，但近几年对风能的利用有了明显上升的趋势，尤其在1999年到2005年之间已经扩大了四倍以上。

追溯风能利用的源头，我们要回到数千年前。不过几千年来，风能的利用技术发展得十分缓慢，风能作为一种能源没有引起人们足够的重视。1973年的世界石油危机，给风能一个崭露头角的机会。在常规能源告急和全球生态环境恶化的双重压力下，风能作为新能源逐渐得到了人们的重视。风能因其有着无污染和可再生的特点有着巨大的发展潜力。尤其对于沿海岛屿、交通不便的边远山区、地广人稀的草原牧场以及远离电网和近期内电网还难以达到的农村、边疆，风能大有用武之地。它是解决生产生活能源问题的一种可靠途径。不仅如此，即使对于发达国家，风能作为一种高效清洁的新能源也逐渐得到了人们的重视。比如，在经济和科技都很发达的美国，其能源部根据调查结果指出，整个美国的用电问题，仅仅由德克萨斯州和南达科他州两州的风能用来发电就能够解决，可见风能开发的潜力之大。

草原上的风力发电站

除用于发电之外，风能还可以直接用来带动各种机械装置，把风能转化为机械能，如带动水泵提水等这种风力发动机。利用风能作为动能的优点在于投资少、工效高、经济耐用。据统计，目前世界上大约有一百多万台风力提水机在运转。在澳大利亚，许多牧场都设有这种风力提水机。在很多风力资源丰富的国家，风力还用来带动发动机铡草、磨面和加工饲料等。

丹麦是最早利用风力发电的国家，而且风力发电在丹麦的应用很普遍。不要小看只有五百多万人口的丹麦，它可是世界风能发电大国和发电风轮生产大国。世界上有十大风轮生产厂家，其中有5家就在丹麦。丹麦可谓名副其实的“风车大国”，据统计，世界60%以上的风轮制造厂都在使用丹麦的技术。

据估计，地球吸收的太阳能中有1%～3%转化为风能。如果仅仅这一个数字还比较抽象，我们可以比较一下，地球上风能的总量相当于所有植物通过光合作用吸收太阳能转化为化学能的50～100倍。在高空中，风的力量会更加明显，时速超过160千米的强风经常出现。不过这些风的能量因其和地表及大气间的摩擦，到最后又以各种热能方式释放出来。

知识小百科

风力磨坊

提到荷兰，很多人都会联想到风车。荷兰的天气，不仅常常阴天，而且风也很大。人们便就地取材，利用风力建造风车磨坊，迄今为止，风车磨坊的历史已有400年之久。桑河边的风车城是著名的旅游胜地，每年都有络绎不绝的游客慕名而来。荷兰人正是用迎风转动的风车翼和磨坊顶部，推动着一个工业区的崛起。在这一千多座风车磨坊里，对大麦、稻米、胡椒、木材、植物油、芥末、大麻和烟草等进行了加工处理。而如今，风车磨坊已经停止使用，而这里所展示着的，是一段人们不曾忘记的荷兰发展史。随着科技的发展，1个半世纪前风车已被蒸汽引擎所代替。不过，荷兰人利用自然创造物质财富的精神却传承至今。

风车磨坊

什么是太阳能

太阳能是指一种来自于太阳的能量。通常，太阳光到达地球后，会转化成各种形式的能量，如风能、水能、化学能等等。此外，现在人们所发明的太阳能电池、太阳能热水器等，就是直接利用太阳能极好的例证。

一般情况下，风车是人们提取风能的常用工具。风吹动风轮，在风力的带动下，风轮开始绕轴旋转，在这一过程中，风能转化为机械能。而风能转化量直接与空气密度、风轮扫过的面积和风速的平方成正比。气流穿越风轮扫过的面积越大，风速越大，空气密度越大，风能转化得就越多。

风能作为一种环保的可再生资源，其特点也即优点很多，总结起来主要有以下几条：

首先，风能是一种洁净的能量来源。与煤、石油等常规能源相比，风能的优点在于不会带来环境污染，不产生温室气体。

其次，随着风能设施的日趋进步，利用风能的成本会逐渐降低。只要选择的地点适当，用风力发电的成本远远低于传统的发电方法。

最后，风能是一种可再生资源，它取之不尽用之不竭，利用也比较方便。另外，风能设施多为立体化设施，还可以保护陆地和生态环境。

当然，凡事有利也有弊，风能也是如此。风能发电的弊端在于：

首先，在生态上，风力发电有可能会干扰鸟类的活动。曾经有人发现，美国堪萨斯州的松鸡在风车出现之后已渐渐消失。针对风力发电的这一弊端，人们采取的解决方案是离岸发电。虽然离岸发电成本较高，但是效率也很高。

其次，风力发电受到区域的限制，有很多地区的风力具有间歇性。比如我国台湾省等地在电力需求较高的夏季及白日，是风力较少的时间。这就给风力发电带来了很大的难题。要克服这一难题，就必须等待压缩空气等储能技术的发展。

再次，利用风力发电就需要大量土地来兴建风力发电场，只有这样才能生产出比较多的能源。

最后，利用风力进行发电时，风力发电机发出的噪音会很大，所以发电场的兴建就需要选择一些空旷的地方。此外，目前的风力发电技术还不够成熟，诸多现实问题还没有得到解决。风力发电的普及还有很长的路要走，风力发电系统的完善尚待时日。

火力发电厂排放温室气体