在《赤壁賦》一文中，蘇子寫道，“惟江上之清風(fēng)，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(fēng)與明月這些自然資源視為無窮無盡的。風(fēng)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(jìn)行自然資源的物質(zhì)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(fēng)，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(fēng)與明月這些自然資源視為無窮無盡的。風(fēng)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(jìn)行自然資源的物質(zhì)交換提供了良好契機(jī)。

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

有風(fēng)就能發(fā)電是真的嗎?

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

在英國倫敦郊區(qū)，你能看到一種既有正向和逆向轉(zhuǎn)動的風(fēng)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(fēng)力渦輪機(jī)開始在荷蘭沿海運(yùn)行，轉(zhuǎn)子直徑220米，僅需一臺這樣的渦輪機(jī)就能夠滿足每年16000戶歐洲家庭的電力需求。風(fēng)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(fēng)能這種資源每天都在更新。

有風(fēng)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(shù)的限制，不管發(fā)電機(jī)的效率如何，風(fēng)力轉(zhuǎn)換成電能都有一個數(shù)學(xué)極限值。德國物理學(xué)家阿爾伯特·貝茨計算，風(fēng)力發(fā)電機(jī)只能得到59.3%的風(fēng)能，因為葉片必須保持一定的風(fēng)力才能旋轉(zhuǎn)。

另外，還有一些人不看好風(fēng)力發(fā)電。一些自然保護(hù)者認(rèn)為，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的外觀，包括巨大的扇葉會破壞原本的自然風(fēng)光，而且存在季節(jié)性的風(fēng)能供應(yīng)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(fēng)力機(jī)之爭

風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(fēng)力發(fā)電機(jī)大多都是順時針方向旋轉(zhuǎn)的。

關(guān)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)為什么順時針旋轉(zhuǎn)，還有一段饒有趣味的故事。

丹麥的風(fēng)力發(fā)電行業(yè)在1880年代才剛剛起步，當(dāng)時的喬納斯是一位年輕的工程師，他天才般地以風(fēng)車的轉(zhuǎn)動模式為原型，與當(dāng)時一家著名的風(fēng)力發(fā)電公司合作，研制出了一種可以逆向轉(zhuǎn)動的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。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(fēng)力發(fā)電機(jī)。

在方案即將定稿之前，艾瑞克想征求妻子的意見，妻子反復(fù)思考之后說，你哥哥的風(fēng)力發(fā)電機(jī)是逆時針運(yùn)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(fēng)力發(fā)電機(jī)的主流產(chǎn)品。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)一般建在哪？

風(fēng)力發(fā)電站在設(shè)計時，拋開必須考慮的地形、地質(zhì)、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(fēng)在遇到障礙物時會消耗它的能量，為了提高風(fēng)機(jī)的能量轉(zhuǎn)換效率，設(shè)計師在選址時最好將風(fēng)力發(fā)電站設(shè)在開闊地帶。

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

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

風(fēng)力發(fā)電機(jī)由四個部分組成：機(jī)頭、機(jī)尾和葉片，葉片運(yùn)用玻璃纖維和樹脂層新型材料制成，不僅保證了風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(fēng)力發(fā)電機(jī)從選址到落地，竟然這么復(fù)雜！

風(fēng)電場投資成本是衡量風(fēng)電場建設(shè)是否經(jīng)濟(jì)的一個重要指標(biāo)。如果風(fēng)電場選擇在交通便利的地方，可以大幅度降低運(yùn)輸費(fèi)用，從而降低風(fēng)電場的建設(shè)成本。

那么假設(shè)每年可用5000小時，多久能回本？

建一個風(fēng)力發(fā)電機(jī)需要多少錢？

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

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

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

一個由200個類似規(guī)模的發(fā)電機(jī)組成的風(fēng)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(shè)一年平均可用風(fēng)速為5000小時，除去維護(hù)費(fèi)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(jī)，新能源汽車將引領(lǐng)人類進(jìn)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(fèi)市場的必然趨勢和正確選擇。

和風(fēng)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(jié)語

即使面臨種種挑戰(zhàn)，現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)仍使風(fēng)能成為最有效和最便宜的電力來源。風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(hù)好一臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)，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(yù)報的準(zhǔn)確度在不斷改進(jìn)，以及電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施水平和儲能方式的改善，風(fēng)能和其他新能源一起，必將會解決我們關(guān)于能源利用的困擾和問題。