在很久之前,人类就已经开始利用风力 帮助生活、推动制造水平提升 。以我们国家为例,早期的抽水车,磨面等等,都是 利用风能提高效率 。等到第二次工业革命以后,人类世界已经完全进入了 电气时代 ,这个时候便有人提出猜想: 能否普及风力发电?
为了实现这一想法,越来越多的国家开始进行各种各样的研究试验。在科学家们看来, 水力发电 是将水的 动能转化为机械能 ,然后将 机械能重新转化为动能 。既然水力可以做到这一点,那么 风力发电自然也能够成为现实 。
不仅如此,科学家们还曾经推测过风能能够提供的能量数值,得出结果为 全世界可利用风能提供的能量资源几乎相当于燃煤发电能量的三倍 。在这样的情况下,风力发电的热度越来越高,各个国家开始不断投入研究和推广。
事实上,除去风力发电自身的巨大潜力之外,上个世纪七十年代许多科学家们预测的 石油危机 ,以及 类似矿物资源在发电时所造成的环境污染 ,也成了 发展风力发电的主要推手 。
以我们国家为例,在上个世纪七十年代末期,改革开放正式开始。可在那个时候,中国的矿石资源发电占比却已经达到了81%。 虽然就比例来说,这个数字在发展中国家比较正常。可如果火电占比持续居高不下,那就意味着 我国的能源消耗会比其他国家多很多 ,在这个过程中 环境污染也会更加严重 。
正因如此, 可再生清洁能源发电的重要性不言而喻 。其实从现代的眼光来看,我们国家作为全世界风力资源最丰富的国家,如果能够将风力资源更高效地利用起来,那对于国家的发展是有很大帮助的。只可惜在那个时候,由于 技术的限制 , 这一设想迟迟没有完成 。
好在到了上个世纪八十年代初,为了 满足广大牧民的生活用电需求 ,国家开始 重点推行风力发电 。在最开始的时候,我国风力发电的主力为 离网型小型风力发电机 。虽说相比于现如今的各种风力发电机,其 运行功率和转化效率都十分落后 ,但就那个年代来说,已经在很大程度上改善了牧民的生活用电困境。
资源的循环利用加上对自然环境的保护,风力发电自然而然地成为我们国家主要研究发展的对象之一。 截至目前为止,中国已经探明的风能储量大约253GW,这意味着哪怕风能资源开发到60%,也足以支撑我们国家每年的电量需求。 不仅如此,当类似风力一样的可再生清洁能源发展得越来越好以后,矿物能源就能运用到其他方面。
然而随着时间的推移,近几年却突然出现许多质疑的声音。质疑风力发电对生态系统和自然气候的影响,这究竟是怎么一回事儿呢?在这样的情况下, 我们应该继续加大推广力度还是立即停止此类规划? 想要搞清楚这个问题,我们就不得不从风力发电自身的原理构造开始说起。
首先, 风力发电的原理很简单,就是不同能量之间的相互转化。 和水力发电一样,人类机器借助风的动能驱动机器机械运动,再由机器带动风力发电。像我们经常看到的风力发电机,就是几个扇叶在风力的推动下不停地转动, 将动能转化为机械能 。
风力发电的优点在于 对空气零污染 , 不需要使用任何实质性的自然资源 ;缺点则是风力发电的 不稳定性 ,在无风的情况下,自然也就不会产生电量。也正因如此,以往的风力发电多用于 辅助发电 。
其次就是风力发电机的主要构造了,以现如今的科学技术来看, 风力发电主要有水平轴发电机,垂直轴发电机以及风力产生的震动效应发电这三种。
就水平轴发电机而言,一般会分为升力型以及阻力型两种不同的状态进行发电。不过就目前而言, 升力型发电模式凭借更快的旋转速度、更高的发电效率成为主流水平轴发电机的首要选择 。可无论是什么样的发电模式,水平轴风力发电机都必须要对风, 随着风向的变化而变化 。
在这一点上面,垂直轴风力发电机就有着足够强悍的优势。而之所以会出现这样的现象,最主要的原因就在于 垂直轴风力发电机简化了整体结构,减少了风轮对风的陀螺力需求 。这样一看,垂直轴风力发电机表现出来的 性能似乎更加优秀 。毕竟能够在不对风的条件下产生风力,其技术要求绝不只是三言两语就能够描述清楚的。
可事实上,垂直轴风力发电机只能说是有着 更大的潜力 ,却并不足以证明它拥有更强悍的性能。根据数据显示,当前世界各国的 水平轴风力发电机平均输出功率要远远强于垂直轴风力发电机 。只有一些超级大型的垂直风力发电机,才会在发电功率上反而占据一定的优势。
不过无论是水平轴风力发电机还是垂直轴风力发电机,最终都必然会 给风力产生的震动效应发电让路 。风力产生的震动效应发电,其优势在于 无需任何扇叶的帮助,外形就像一根垂直的棍子 ,只要感受到风力变化就会开始不断的震荡。
在这之后, 震荡所产生的力能就会进入棍子底部的交流发电机中,将力能转化为电能 。一旦这种科学技术被普及开来,最终消耗的 成本必然会比扇叶发电要低很多 。不仅如此,少部分人所担心的风力发电可能会出现的任何危害都将被避免。
众所周知,任何一种可再生自然清洁能源在对外提供能量的时候,都会有特定的要求和限制。以 太阳能供能 为例,这种方式 到了夜间几乎就宣布罢工 。
风力发电也是一样, 一旦没有足够的风力支持,风力发电自然也很困难 。在我们国家境内,不同地方的风力不一样,不同季节的风力不一样,甚至是同一个地方早晚温差下的风力都不一样。在这样的情况下,我们就必须要经过计算去 选择最合适的风力发电位置,让它能够最大限度地为我们提供充足的电量。
除此以外,由于 风力发电的噪声污染严重,占用土地面积太大 ,所以在计算位置的同时,还要确保风力发电站 远离人类的生活区,国家保护区以及文物保护区 等地。只有这样,风力发电才算是真正满足了基本要求。
现如今很多人会提到有关风力发电的危害,是否就是因为噪音污染以及占用土地面积呢?其实并非如此。在这部分人眼中,风力发电的危害主要体现在 生态影响 以及 气候环境影响 这两方面。
就生态影响来说,受伤害最严重的无疑于自然界中的鸟类。根据数据资料显示,随着风力发电的发展,现如今 每年大约有几十万只鸟类死于风力发电机的叶轮之下。 在我们人类眼中,每一个风力发电机上的三片扇叶都只不过是吸收风力的必需品而已;可在鸟类眼中,每一片扇叶都像是铡刀, 无情地收割着它们的性命 。
乍一看之下,这个数字对鸟类的影响似乎特别大。可事实上, 每年死于高楼撞击的鸟类数量多达5亿多只 。当鸟类在飞行过程中受到人造灯光或者高楼上玻璃幕墙的影响时,鸟类就会 被光源吸引撞击建筑物而亡 。
其次就是化石燃料发电对鸟类造成的影响,早在2009年,科学家们就经过研究发现, 当化石燃料供电达到1GWh时,就会有一只鸟类因各种各样的原因死亡 ,综合数量差不多 将近风力发电的十倍 。由此可得,以风力发电对鸟类造成伤害为由禁止风力发电,是完全站不住脚的。
在未来的发展过程之中,只要我们能够 在鸟类迁徙过程中,及时关闭风力发电一段时间 ,那么鸟类受到伤害的可能性自然会大大降低,风力发电也不至于会沦落到禁止发展的地步。
除了生态影响以外,另外一种影响就是气候环境的影响。这种观点主要来自于风力发电的同时,扇叶会 带动上层高温空气与下层低温空气的转换,增强温室效应 。然而科学家们对温度进行对比之后发现,前后变化大约在 0.5℃ 左右。在这个变化之中尚且存在许多未知的因素,将一切缘由都归结在风力发电上,是 不合理 的一种看法。
当然,还有人通过 能量守恒定律 的角度来看待这件事情,认为 风力发电占用了空气中的风能。 那么原本这些风能应该有着其他效用,却突然被人为截断或者改变,这对自然环境也同样会造成影响。
这样的说法似乎有一定的道理,可事实上,在发展风力发电的时候,科学家们就已经提到了 可利用风能和不可利用风能 这两个概念。我们人类利用到的风能,对自然环境或许会产生一定的影响,但这影响几乎可以忽略不计。
以水力发电为例,同样是自然环境中的一种可再生能源。 难道在人为干预以后,自然生态环境就受到了严重的影响? 这样的事例虽然出现过,但前提是人类 过度的开发利用 ,导致原本稀缺的 水资源被截断 。可如果人类能够 将利用转化量控制在一定范围内 ,那自然 不会出现太大的影响 。
其实在风力发电的过程中,人类一直都在不断地探索进步。人们提到的问题,科学家们也在不断寻求解决问题的方式、方法。如果 仅仅因为可能存在的影响就立即停止,那实在是太过极端了 。
在第一次工业革命之中,人类以 煤炭 作为工业革命的主要能源, 对自然环境的伤害至少是风力发电的千倍,万倍之多 。可如果人们在那个时候就选择停止,人类文明又怎么可能发展到现如今这个程度呢?
任何事物都具有两面性,合理的利用其中的优势面,这才是解决思路。以震动效应发电为例,当这样的风力发电普及以后,人类又何须担心会对自然环境有多大影响呢? 如何借助这风力资源的帮助,去控制减少其他资源对环境的污染和危害,这才是我们真正应该思考的问题。