在《赤壁賦》一文中，蘇子寫道，“惟江上之清風，與山間之明月……取之不盡，用之不竭。是造物者之無盡藏也！”古人把清風與明月這些自然資源視為無窮無盡的。風能也同樣用不完，作為一種新型的高效的清潔能源，為人們合理進行自然資源的物質交換提供了良好契

在《赤壁賦》一文中，蘇子寫道，“惟江上之清風，與山間之明月……取之不盡，用之不竭。是造物者之無盡藏也！”古人把清風與明月這些自然資源視為無窮無盡的。風能也同樣用不完，作為一種新型的高效的清潔能源，為人們合理進行自然資源的物質交換提供了良好契機。

經(jīng)常能看到在高高的山頂上，巨大的白色扇葉旋轉著，自動地將風能轉化為電能儲存下來，幾乎不需要人為干預，那么風力發(fā)電具備這么多優(yōu)點，為什么沒有在現(xiàn)實生活中得到大面積廣泛應用？

有風就能發(fā)電是真的嗎?

風力發(fā)電機最早是由風車發(fā)展起來的，但由于風車是一種手工產(chǎn)品，每家每戶做出來的風車都不一樣，并沒有一套嚴格的設計規(guī)范，所以它既有按照順時針方向旋轉，也有逆時針方向旋轉。

在英國倫敦郊區(qū)，你能看到一種既有正向和逆向轉動的風車。它們的速度彼此并沒有太大的區(qū)別，只是方向不同而已。

2019年，有史以來最大的風力渦輪機開始在荷蘭沿海運行，轉子直徑220米，僅需一臺這樣的渦輪機就能夠滿足每年16000戶歐洲家庭的電力需求。風每天能產(chǎn)生的動能大約是人類每天所用電能的35倍。并且不像煤和石油等資源，使用過之后不可再生，而風能這種資源每天都在更新。

有風就能發(fā)電是真的嗎？答案是在一定程度上這個說法是正確的。

由于現(xiàn)有技術的限制，不管發(fā)電機的效率如何，風力轉換成電能都有一個數(shù)學極限值。德國物理學家阿爾伯特·貝茨計算，風力發(fā)電機只能得到59.3%的風能，因為葉片必須保持一定的風力才能旋轉。

另外，還有一些人不看好風力發(fā)電。一些自然保護者認為，風力發(fā)電機的外觀，包括巨大的扇葉會破壞原本的自然風光，而且存在季節(jié)性的風能供應時斷時續(xù)的情況，使其產(chǎn)生的電能難以并入國家電網(wǎng)中。

兩兄弟的風力機之爭

風力發(fā)電機發(fā)展距今才短短一兩百年的歷史，日常生活中可能有的人會注意到，現(xiàn)代的大型風力發(fā)電機大多都是順時針方向旋轉的。

關于風力發(fā)電機為什么順時針旋轉，還有一段饒有趣味的故事。

丹麥的風力發(fā)電行業(yè)在1880年代才剛剛起步，當時的喬納斯是一位年輕的工程師，他天才般地以風車的轉動模式為原型，與當時一家著名的風力發(fā)電公司合作，研制出了一種可以逆向轉動的風力發(fā)電機。更加巧合的是，他的弟弟艾瑞克很快就發(fā)明了另外一種風力發(fā)電機。

在方案即將定稿之前，艾瑞克想征求妻子的意見，妻子反復思考之后說，你哥哥的風力發(fā)電機是逆時針運轉的，如果我們采用完全不同的方法，很快就能形成屬于自己的品牌形象，所以艾瑞克聽從了妻子的建議。

由于順時針旋轉的風力發(fā)電機一經(jīng)推出，便深受市場青睞，老客戶日益增多，最終成為現(xiàn)代風力發(fā)電機的主流產(chǎn)品。

風力發(fā)電機一般建在哪？

風力發(fā)電站在設計時，拋開必須考慮的地形、地質、交通、環(huán)境、道路等因素，地理位置被視為其中最重要的部分。由于風在遇到障礙物時會消耗它的能量，為了提高風機的能量轉換效率，設計師在選址時最好將風力發(fā)電站設在開闊地帶。

舉例來說，在類似山谷的地形下，由于山谷風的影響，選址人員通常會考慮山谷風向是否符合當?shù)厥⑿酗L向。

他們一般都會選擇地勢越高的山谷，這樣風力也就越大。如果風速增加一倍，風能將會產(chǎn)生八倍的能量收益。另外，選址要遠離地震帶和頻繁暴發(fā)的火山地區(qū)。在建造風力發(fā)電站之前，首先要建造一座機臺，然后建造一座風力發(fā)電機塔，然后安裝在塔頂上，塔內(nèi)最重要的設備就是風力發(fā)電機。

風力發(fā)電機由四個部分組成：機頭、機尾和葉片，葉片運用玻璃纖維和樹脂層新型材料制成，不僅保證了風力發(fā)電機在雨水、閃電的極端條件下可以正常工作，還可以經(jīng)受住至少20年的陽光暴曬。

原來一臺風力發(fā)電機從選址到落地，竟然這么復雜！

風電場投資成本是衡量風電場建設是否經(jīng)濟的一個重要指標。如果風電場選擇在交通便利的地方，可以大幅度降低運輸費用，從而降低風電場的建設成本。

那么假設每年可用5000小時，多久能回本？

建一個風力發(fā)電機需要多少錢？

風力機組的成本包括很多方面，風電機是風電機組的主要設備，其制造成本將直接影響風電機組總投資金額。由于我國大部分地區(qū)采用水平軸風力發(fā)電機，每千瓦約8000元左右。假設一座高達80米的風力發(fā)電站，需要1500千瓦的風力發(fā)電機，換算成風力發(fā)電機的價格是一千兩百萬。

但是隨著風電機組生產(chǎn)工藝的不斷提高，整體機組性能也在不斷提高，單機機組性能不斷提高。容量也在不斷擴大，風傳感器和計算機系統(tǒng)還會以專業(yè)的精度自動調整葉片，以獲取盡可能多的能量，使得每千瓦風電機組的造價明顯降低，從而降低風電機組的成本。

安裝一座風力發(fā)電站至少需要三百萬元，維修一次至少要花費上千元的費用。由于風力發(fā)電機組越是龐大，其發(fā)電的平均成本也會隨之下降。風力發(fā)電機組集群的規(guī)模效應會使風力發(fā)電單位千瓦配套設施相對減少。

一個由200個類似規(guī)模的發(fā)電機組成的風力發(fā)電組，可以為超過15萬戶美國家庭供電整整一年，相等于歐洲家庭用電的兩倍。

此時再來看前邊那個問題：假設一年平均可用風速為5000小時，除去維護費用，5年左右就能收回成本。

新能源將會改變我們每個人

今天，人類正面臨著第三次交通能源變革，包括燃料電池在內(nèi)的電力和動力電池來替代傳統(tǒng)的石油和內(nèi)燃機，新能源汽車將引領人類進入清潔能源時代。隨著人口基數(shù)不斷增長，污染問題日益突出，中國大力發(fā)展新能源也是新能源消費市場的必然趨勢和正確選擇。

和風能一樣，氫能源也是未來最受歡迎的清潔能源。

氫能屬于二次能源，不像石油和煤炭那樣，能直接從地下開采。它是由天然氣或水二次加工得到的。利用太陽能發(fā)電，然后電解出氫氣和氧氣，這就是“光伏制氫”。而且，氫氣燃燒后會產(chǎn)生水，對環(huán)境沒有任何危害。

結語

即使面臨種種挑戰(zhàn)，現(xiàn)代風力發(fā)電機仍使風能成為最有效和最便宜的電力來源。風力發(fā)電機已經(jīng)為世界各國人民的生活、發(fā)展提供了必要的能源供給。對許多農(nóng)民來說，維護好一臺風力發(fā)電機，可以獲得除種地微薄的收入外的一筆額外收入。

相信隨著天氣預報的準確度在不斷改進，以及電網(wǎng)基礎設施水平和儲能方式的改善，風能和其他新能源一起，必將會解決我們關于能源利用的困擾和問題。