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發明風能

發布時間:2021-10-27 17:40:19

⑴ 風能的開發史及其利用價值是什麼

風力發電風能是太陽能的一種形式。由於太陽能輻射造成地球各部分受熱不均勻,引起大氣層中壓力不平衡,使空氣在水平方向運動形成風,空氣運動產生的動能就叫風能。太陽能每年給全球的輻射能約有2%轉變為風能,相當於1.14×1016度電力的能量,大約為全世界每年燃燒發電量的3000倍。雖然風能具有儲量大、分布廣、可再生和無污染等優點,但是風能亦有密度低、能量不穩定和受地形影響等缺點。因此地球上的風能資源不可能全部利用。我國有可利用的風能資源約為2.53×1011瓦,相當於1992年全國發電總裝機容量的1.5倍,平均風能密度為100瓦/平方米。

人類利用風能已有數千年的歷史,埃及、巴比倫和中國等文明古國都是世界上利用風能最早的國家。風帆助航是風能利用最早的形式,直到19世紀,風帆船一直是海上交通運輸的主要工具。風力提水是早期風能利用的主要形式,公元前3600年前後古埃及就使用風車提水、灌溉。12世紀初,風車才傳入歐洲,在蒸汽機發明前,風車一直是那裡的一種重要的動力源。有「低窪之國」之稱的荷蘭早就利用風車排水造田、磨面、榨油和鋸木等,至今還有數以千計的大風車作為文物保存下來,成為荷蘭的象徵。19世紀,當歐洲風車逐漸被蒸汽機取代後,美國卻在開發西部地區時使用了數百萬台金屬制的多葉片現代風車進行提水作業。中國利用風車提水亦有1700多年歷史,一直到20世紀中葉,僅江蘇省就有20餘萬台風車用於灌溉、排澇和制鹽等。

風力發電是近代風能利用的主要形式。19世紀末,丹麥開始研製風力發電機(簡稱風力機),但是一直到20世紀60年代,雖然工業化國家陸續製造出一些樣機,但除充電用的小型風力發電機外,都沒有達到商品化的程度。1973年,石油危機發生以後,人們認識到煤炭、石油等化石燃料資源有限,終究會消耗殆盡,而且燃料燃燒所引起的空氣污染和溫室效應等環境問題日趨嚴重。為了保護我們賴以生存的地球,大力開發可再生的清潔能源,如風能、太陽能、海洋能等勢在必行。風能利用又重新受到重視,並取得了長足的進步。到1993年底,全世界風力發電機裝機容量約300萬千瓦,年發電量50億千瓦時。風力發電已具有與常規能源發電競爭的能力。

將風的動能轉化為可利用的其他形式能量(如電能、機械能、熱能等)的機械統稱為風能轉換裝置。風力機是最通用的風能轉換裝置。現代風力機一般由風輪系統、傳動系統、能量轉換系統、保護系統、控制系統和塔架等組成。

風輪系統是風力機的核心部件,包括葉片和輪轂。風輪葉片類似於飛行器——直升機的旋翼,具有空氣動力外形,葉片剖面有如飛機機翼的翼型。從葉根到葉尖,其扭角和弦長有一定的分布規律。當氣流(風)流經葉片時,將產生升力和阻力。它們的合力在風輪旋轉軸的垂直方向上的分量可以使風輪旋轉,並帶動傳動軸轉動,將風的動能轉換成傳動軸的機械能。

風力機的保護系統和調節系統是保證安全和提高功能的重要部件。風力機調節系統是自動調節風輪運動參數的機構,主要由調向裝置和調速裝置組成。調向裝置的作用是調節風輪旋轉平面與氣流方向相垂直,使風力機的功率輸出最大。小型風力機常用尾舵調向,當風輪旋轉軸與氣流方向不一致時,作用在尾舵上的空氣動力可使風輪旋轉平面與氣流方向保持一致。中大型風力機常用伺服電機,在風向標和測速電機的控制下,它可以正反轉動,調整方向。

垂直軸式風力機調速裝置是調節風輪轉速的,在風力機工作風速范圍內起功率調節作用,在高風速時起保護作用。

塔架用於支撐風力機風輪、機艙等部件,將風輪置於一定高度,利用風的剪切效應,使風輪增加輸出功率。例如,在鄉間田野上,如果10米高度處的風速為5米/秒,那麼在20米和30米高度處的風速就可分別達到5.6米/秒和6米/秒。風輪的輸出功率與風速的立方成正比,當一個風輪在5米/秒風速時輸出的功率是100千瓦,而在6米/秒風速時就可達到173千瓦。現代風力機在塔架底部安裝有專門的電子監控系統,使各部件協調運行,並對故障情況進行監測。

風力機的形式很多,且各有特點。按風力機額定功率大小,可劃分為微型(小於1千瓦)、小型(1~10千瓦)、中型(10~100千瓦)和大型(大於100千瓦)風力機。按照風輪旋轉軸形式分,又有水平軸風力機和垂直軸風力機之別。最常見的是水平軸風力機,技術上比較成熟。垂直軸風力機與水平軸風力機相比,優點在於它可以在任意風向情況下運動,不需要調向裝置;其次,發電機的位置接近地面,維修方便。垂直軸風力機的風輪有兩種,一種是阻力型,常見的有薩馮尼斯風輪,平板式和渦輪式風輪等;另一種是升力型,常見的有Φ形達里厄風輪和直葉片風輪等。垂直軸風力機的缺點是啟動和制動性能差。

水平軸風力機按風輪葉片數目又有單葉片、雙葉片、三葉片和多葉片幾種。水平軸風力機按風輪與風向和塔架的相對位置劃分,有上風式和下風式風力機。風先流過風輪再通過塔架的為上風式風力機;風先流過塔架再通過風輪的為下風式風力機,它具有自動對風能力,但氣流在塔架後面會形成渦流,使風輪的輸出功率下降,稱為塔影效應。

人類利用風能按用途分有風帆助航、風力提水、風力發電和風力致熱等多種形式,其中風力發電是近代發展的最主要的形式。

尤其是近十年來,風力發電在世界許多國家得到了重視,發展應用很快。應用的方式主要有這么幾種:1.風力獨立供電,即風力發電機輸出的電能經過蓄電池向負荷供電的運行方式,一般微小型風力發電機多採用這種方式,適用於偏遠地區的農村、牧區、海島等地方使用。當然也有少數風能轉換裝置是不經過蓄電池直接向負荷供電的。2.風力並網供電,即風力發電機與電網連接,向電網輸送電能的運行方式。這種方式通常為中大型風力發電機所採用,穩妥易行,不需要考慮蓄能問題。3.風力/柴油供電系統,即一種能量互補的供電方式,將風力發電機和柴油發電機組合在一個系統內向負荷供電。在電網覆蓋不到的偏遠地區,這種系統可以提供穩定可靠和持續的電能,以達到充分利用風能、節約燃料的目的。4.風/光系統,即將風力發電機與太陽能電池組成一個聯合的供電系統,也是一種能量互補的供電方式。在我國的季風氣候區,如果採用這一系統可全年提供比較穩定的電能輸出,補充當地的用電不足。

風力提水風力提水是早期風能利用的主要形式,至今許多國家特別是發展中國家仍在使用。風帆助航是風能利用的最早形式,現在除了仍在使用傳統的風帆船外,還發展了主要用於海上運輸的現代大型風帆助航船。1980年,日本建成了世界上第一艘現代風帆助航船——「新愛德」號,它有兩個面積為12.15米×8米的矩形硬帆,其剖面為層流翼型,採用現代的空氣動力學新技術。據統計,風帆作為船舶的輔助動力,可以減少燃料消耗10%~15%。

風力致熱是近年來開始發展的風能利用形式。它是將風輪旋轉軸輸出的機械能通過致熱器直接轉換成熱能,用於溫室供熱、水產養殖和農產品乾燥等。致熱器有兩類:1.採用直接致熱方式,如固體與固體摩擦致熱器、攪拌液體致熱器、油壓阻尼致熱器和壓縮氣體致熱器等。2.採用間接致熱方式,如電阻致熱、電渦致熱和電解水制氫致熱等。目前風力致熱技術尚處在示範試驗階段,試驗證明直接致熱裝置的效率要比間接致熱裝置的效率高,而且系統簡單。

⑵ 現在車上的風能發明有專利了嗎

有相關的利用車產生風能的專利,但是這個要看你是利用什麼技術手段產生的,如果不同的話,是一樣可以去做發明專利申請的。或者說,如果比別人的更加實用,更新穎的話,也可以做實用新型專利申請。

⑶ 那一個國家發明風力發電機

這個還真沒有發現沒什麼明文記載。希望以下的內容能幫助你。
風很早就被人們內利用--主要是通過容風車來抽水、磨面等,而現在,人們感興趣的是如何利用風來發電。

風是一種潛力很大的新能源,十八世紀初,橫掃英法兩國的一次狂暴大風,吹毀了四百座風力磨坊、八百座房屋、一百座教堂、四百多條帆船,並有數千人受到傷害,二十五萬株大樹連根拔起。僅就拔樹一事而論,風在數秒鍾內就發出了一千萬馬力(即750萬千瓦;一馬力等於0.75千瓦)的功率!有人估計過,地球上可用來發電的風力資源約有100億千瓦,幾乎是現在全世界水力發電量的10倍。目前全世界每年燃燒煤所獲得的能量,只有風力在一年內所提供能量的三分之一。因此,國內外都很重視利用風力來發電,開發新能源。

利用風力發電的嘗試,早在二十世紀初就已經開始了。三十年代,丹麥、瑞典、蘇聯和美國應用航空工業的旋翼技術,成功地研製了一些小型風力發電裝置。這種小型風力發電機,廣泛在多風的海島和偏僻的鄉村使用,它所獲得的電力成本比小型內燃機的發電成本低得多。不過,當時的發電量較低,大都在5千瓦以下。

⑷ 怎樣製作風力發電小發明

首先了解風力發電系統組成,從系統中各個組件入手,只要一項有創新,就可以。譬如發電機,葉片等。

⑸ 中國最早利用風能的朝代、時間

我國是世界上利用風力最早的國家之一。早在3000年前已有了風帆助航。1000多年前又有了風車提水。風力發電的研究起步於本世紀50年代,由於客觀條件所限而暫停。在堯舜時代,我們的先民們就已經認識到煽動生風的原理,並開始將人造風用於生產生活。最遲在春秋戰國時期,我們的先民們就已經認識到風是由於空氣的流動而產生的,開始對自然風加以利用。風能——自然風能和人造風能被廣泛應用到農業、冶金、交通運輸、軍事等重要領域,有了很多重要的工具發明產生。農業方面主要有木枚、竹揚杴、飈籃、簸箕、風扇車、風車等,用於穀物清選、提水灌溉及排水;風帆則被廣泛應用於交通領域的航運及陸地運輸;冶金鼓風機械有:皮橐、木扇式風箱、活塞式風箱、馬排、水排等。此外,風扇是人們日常掮風取涼的主要工具,並有機械化的七輪大扇發明;風箏則被應用於戰爭,後來逐漸成為人們日常娛樂的主要方式之一,並發展成我國一些地區的習俗。足踏式風扇車是古代人們發明的用於穀物清選的重要的工具之一,《王禎農書》對其有詳細的記載,並附有結構圖。王禎 (1271-1368),字伯善,元代東平(今山東東平)人。中國古代農學、農業機械學家、道家學者。元元貞元年(1295)至大德四年(1300)曾任宣州旌德(今安徽旌德)及信州永豐(今江西廣豐)縣令。王禎在大德二年(1298)製造3萬余木活字,排印《旌德縣志》100部。大約在元成宗大德四年(1300)左右著成《王禎農書》或《農書》。《農書》末並附撰《造活字印書法》,記述其木活字版印刷術。

⑹ 為什麼要發明風力發電機

風力發電的原理,是利用風力帶動風車葉片旋轉,再透過增速機將旋轉的速度提升,來促使發電機發電。依據目前的風車技術,大約是每秒三公尺的微風速度(微風的程度),便可以開始發電。
風力發電正在世界上形成一股熱潮,為風力發電沒有燃料問題,也不會產生輻射或空氣污染。

風力發電在芬蘭、丹麥等國家很流行;我國也在西部地區大力提倡。小型風力發電系統效率很高,但它不是只由一個發電機頭組成的,而是一個有一定科技含量的小系統:風力發電機+充電器+數字逆變器。風力發電機由機頭、轉體、尾翼、葉片組成。每一部分都很重要,各部分功能為:葉片用來接受風力並通過機頭轉為電能;尾翼使葉片始終對著來風的方向從而獲得最大的風能;轉體能使機頭靈活地轉動以實現尾翼調整方向的功能;機頭的轉子是永磁體,定子繞組切割磁力線產生電能。
風力發電機因風量不穩定,故其輸出的是13~25V變化的交流電,須經充電器整流,再對蓄電瓶充電,使風力發電機產生的電能變成化學能。然後用有保護電路的逆變電源,把電瓶里的化學能轉變成交流220V市電,才能保證穩定使用。
通常人們認為,風力發電的功率完全由風力發電機的功率決定,總想選購大一點的風力發電機,而這是不正確的。目前的風力發電機只是給電瓶充電,而由電瓶把電能貯存起來,人們最終使用電功率的大小與電瓶大小有更密切的關系。功率的大小更主要取決於風量的大小,而不僅是機頭功率的大小。在內地,小的風力發電機會比大的更合適。因為它更容易被小風量帶動而發電,持續不斷的小風,會比一時狂風更能供給較大的能量。當無風時人們還可以正常使用風力帶來的電能,也就是說一台200W風力發電機也可以通過大電瓶與逆變器的配合使用,獲得500W甚至1000W乃至更大的功率出。
使用風力發電機,就是源源不斷地把風能變成我們家庭使用的標准市電,其節約的程度是明顯的,一個家庭一年的用電只需20元電瓶液的代價。而現在的風力發電機比幾年前的性能有很大改進,以前只是在少數邊遠地區使用,風力發電機接一個15W的燈泡直接用電,一明一暗並會經常損壞燈泡。而現在由於技術進步,採用先進的充電器、逆變器,風力發電成為有一定科技含量的小系統,並能在一定條件下代替正常的市電。山區可以藉此系統做一個常年不花錢的路燈;高速公路可用它做夜晚的路標燈;山區的孩子可以在日光燈下晚自習;城市小高層樓頂也可用風力電機,這不但節約而且是真正綠色電源。家庭用風力發電機,不但可以防止停電,而且還能增加生活情趣。在旅遊景區、邊防、學校、部隊乃至落後的山區,風力發電機正在成為人們的采購熱點。無線電愛好者可用自己的技術在風力發電方面為山區人民服務,使人們看電視及照明用電與城市同步,也能使自己勞動致富

⑺ 風力發電是誰發明的

很早以前就有風力提水裝置,(有多早無從考證)加一個法拉第的發電機,那就是風力發電機了。要問是誰發明 的,那就很難說了。

⑻ 風力發電站是誰發明的

最早將風力機用於發電的是丹麥人。 1978年,綠色和平國際的前總幹事 斯蒂文。索耶 發明。
滿意請採納

⑼ 風能利用的發明創造有哪些

風車(荷蘭典型的)風力發電(新型清潔能源),還有什麼帆船吶

⑽ 人類利用風能的歷史

風是地球上的一種自然現象,它是由太陽輻射熱引起的。太陽照射到地球表面,地球表面各處受熱不同,產生溫差,從而引起大氣的對流運動形成風。據估計到達地球的太陽能中雖然只有大約2%轉化成風能,但其總量仍是十分可觀的。全球的風能約2.74X109MW,其中可利用的風能2X107MW,比地球上可開發利用的水能總量還要大10倍。
人類利用風能的歷史可以追溯到西元前,但數千年來,風能技術發展緩慢,沒有引起人們足夠的重視。但自1973年世界石油危機以來,在常規能源告急和全球生態環境惡化的雙重壓力下,風能作為新能源的一部分才重新有了長足的發展。風能作為一種無污染和可再生的新能源,有著巨大的發展潛力,特別是對沿海島嶼,交通不便的邊遠山區,地廣人稀的草原牧場,以及遠離電網和近期內電網還難以達到的農村、邊疆,作為解決生產和生活能源的一種可靠途徑,有著十分重要的意義。即使在發達國家,風能作為一種高效清潔的新能源也日益受到重視。

目前風力機銷售額己達每年五億美元以上,全世界總裝置容量將近二百萬瓦;年發電量約達 32億度,相當於 35萬公秉油當量,可減低傳統能源的依賴,預計未來市場仍將持續穩定成長。

台灣為一海島,白產化石能源貧乏,但出於位處東北信風帶上,頗具風能潛力,在能源短缺及污染問題困擾之際,如何有效利用此一自然乾凈的風力能源,實系一迫切需要之課題。

人類利用風能的歷史很早。遠在公元前,即已發明利用風力轉動風車的裝置,而在十八、九世紀曾盛及一時。工業革命後,因石油、煤等 大量開采及電力的普及而逐漸沒落。近年來,能源危機逐漸凸顯,於是風力能又再度受到重視,歐美先進國家無不積極研究與利用。尤其科技進步,現代風利機與已往的風車,無論是性能、構造及發電效益上均有長足的進步。

風力發電的原理,是利用風力帶動風車葉片旋轉,再透過增速機將旋轉的速度提升,來促使發電機發電。依據目前的風車技術,大約是每秒三公尺的微風速度(微風的程度),便可以開始發電。風力發電正在世界上形成一股熱潮,為風力發電沒有燃料問題,也不會產生輻射或空氣污染。

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