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风力发电机为何用三片桨叶,不用双桨或四桨?风电真是垃圾电吗?

2023-01-04 来源:科普足迹 浏览数:3546

提到风力发电机,想必大家都不陌生,可是你知道为什么风力发电机会选用三片桨叶吗?近年来西方国家大面积拆除风力发电机,这又是

提到风力发电机,想必大家都不陌生,可是你知道为什么风力发电机会选用三片桨叶吗?近年来西方国家大面积拆除风力发电机,这又是怎么回事?风力发电究竟利弊几何?

其实,历史上也曾出现过单桨叶、双桨叶以及多桨叶式“风车”,不过最终它们都被淘汰了。

首先是单桨叶风车,在成本无优势的情况下,还存在效率问题。在同尺寸情况下,为获取同样多的能量,单桨叶风车需要更高的转速。这不仅会带来更大的噪音污染和视觉污染,对生态影响巨大,而且还对桨叶的质量和电机本身提出了更高的要求。一不小心,单桨叶风车就会损毁,同时回转不平衡等等问题也难以解决,于是它被弃用了。

双桨叶风车,存在着和单桨叶风车同样的效率问题。不仅如此,它对桨叶质量以及电机要求更高,更容易损毁,因此也难以大规模投入使用。

至于多桨叶风车,本身其实是比三桨叶风车效果更好的,只不过成本也更高,而提升的很少。就以四桨叶风车为例吧,成本至少要增加1/3,而效率的提升仅有1%左右,明显得不偿失。

实际上,经科学验算,风车桨叶最优配置应当在2—3枚,这样力矩转化效率最好,能够在较低风速下就开始发电。而风力发电的原理,本就是利用风力带动风车叶片旋转,再利用增速机将旋转速度提升,最终保障发电机发电。

通常来说,只要有三级风,就可以进行风力发电了,不过现实中考虑到损耗问题,风速最好保持在4米每秒以上。

风力发电的优点非常明显,比如基建周期短、装机规模灵活,环境效益好而且是可再生资源。也正因如此,近年来我国相当重视风力发电,光是之前打造的海上风力发电站,每年就能发电440万千瓦时。

在陆地上,近年来我国对风力发电的利用也愈发常见,尤其是在甘肃蒙古以及新疆等西北地区,风力发电站非常多。尤其是随着科技发展,越来越多的高新技术被用于风力发电机组,其安全性有效提高,使用寿命也会大大延长。

目前,风力发电站的成本也降低不少,中型风力发电机组的单位装机容量造价与火力发电相仿,比油电和核电便宜。既然风力发电这么好,为什么西方国家还会出现大规模拆除风力发电站的情况呢?

原来,风力发电虽然优点很多,但是弊端也相当明显。

首先,风力发电会对鸟类造成一定损害。据英国方面估计,每年至少有10万只鸟类因风力发电而遭到伤害;在美国这一情况更为严重,每年有将近30万只鸟类因风力发电而受伤。

虽然现在的“三叶风车”普遍转速并不快,但重量其实相当惊人,一片桨叶的重量就相当于数辆汽车。而且鸟类往往会因桨叶反光将其看作“食物”,这就更容易造成“飞鸟扑桨”了。

其次,风力发电会导致地区水土流失,打破原有的风力循环,对地区气候造成影响。

水土流失这一点很好理解,毕竟在陆地上建造风力发电设施,往往需要在地表挖深坑。至于打破原有风力循环、对地区气候造成影响,这一点也是公认的,毕竟风力发电机本身就在“拦截”风能。

据测算,在风力发电机下风处60公里外,仍旧能检测到发电机带来的气温变化等环境影响,这也是让人头痛的问题。

最后,西方媒体表示,海上风力发电可能会搅动海平面上方气流,从而导致地球温室效应加剧。

纵观以上三点原因,我们不难发现,其实它们并没有什么说服力。且不说每年在迁徙途中,撞在美国高楼上,死掉的鸟类就高达6亿只,每年被猫抓死的鸟类也在14亿只以上。与这个数据相比,“风力发电造成鸟类死亡”实在不值一提。

至于风力发电导致全球温室效应加剧,这就更荒谬了,因为这本身就是一种替代火力发电的清洁能源方式。与火力发电对温室效应的影响相比,风力发电在这方面的影响又算得了什么呢?

归根到底,西方之所以大规模拆除风力发电机,主要还是因为他们缺乏运用风力发电机的合适场地。像我国的西北地区,就很适合风力发电机发挥作用,所以我们大可不必管西方那些骇人听闻的言论,做好自己即可。

如今,我国在风力发电这一块发展的是非常好的,不仅降低了成本,提高了效率,而且还大大增强了其功能性。

比如说海上风力发电机,运用其独特设计,能自动规避台风,大大增强安全性,这也证明了风力发电仍旧有巨大的潜力可以挖掘,我国应在这条道路上不断走下去。

 

【延伸阅读】

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