⑴ 风能的开发史及其利用价值是什么
风力发电风能是太阳能的一种形式。由于太阳能辐射造成地球各部分受热不均匀,引起大气层中压力不平衡,使空气在水平方向运动形成风,空气运动产生的动能就叫风能。太阳能每年给全球的辐射能约有2%转变为风能,相当于1.14×1016度电力的能量,大约为全世界每年燃烧发电量的3000倍。虽然风能具有储量大、分布广、可再生和无污染等优点,但是风能亦有密度低、能量不稳定和受地形影响等缺点。因此地球上的风能资源不可能全部利用。我国有可利用的风能资源约为2.53×1011瓦,相当于1992年全国发电总装机容量的1.5倍,平均风能密度为100瓦/平方米。
人类利用风能已有数千年的历史,埃及、巴比伦和中国等文明古国都是世界上利用风能最早的国家。风帆助航是风能利用最早的形式,直到19世纪,风帆船一直是海上交通运输的主要工具。风力提水是早期风能利用的主要形式,公元前3600年前后古埃及就使用风车提水、灌溉。12世纪初,风车才传入欧洲,在蒸汽机发明前,风车一直是那里的一种重要的动力源。有“低洼之国”之称的荷兰早就利用风车排水造田、磨面、榨油和锯木等,至今还有数以千计的大风车作为文物保存下来,成为荷兰的象征。19世纪,当欧洲风车逐渐被蒸汽机取代后,美国却在开发西部地区时使用了数百万台金属制的多叶片现代风车进行提水作业。中国利用风车提水亦有1700多年历史,一直到20世纪中叶,仅江苏省就有20余万台风车用于灌溉、排涝和制盐等。
风力发电是近代风能利用的主要形式。19世纪末,丹麦开始研制风力发电机(简称风力机),但是一直到20世纪60年代,虽然工业化国家陆续制造出一些样机,但除充电用的小型风力发电机外,都没有达到商品化的程度。1973年,石油危机发生以后,人们认识到煤炭、石油等化石燃料资源有限,终究会消耗殆尽,而且燃料燃烧所引起的空气污染和温室效应等环境问题日趋严重。为了保护我们赖以生存的地球,大力开发可再生的清洁能源,如风能、太阳能、海洋能等势在必行。风能利用又重新受到重视,并取得了长足的进步。到1993年底,全世界风力发电机装机容量约300万千瓦,年发电量50亿千瓦时。风力发电已具有与常规能源发电竞争的能力。
将风的动能转化为可利用的其他形式能量(如电能、机械能、热能等)的机械统称为风能转换装置。风力机是最通用的风能转换装置。现代风力机一般由风轮系统、传动系统、能量转换系统、保护系统、控制系统和塔架等组成。
风轮系统是风力机的核心部件,包括叶片和轮毂。风轮叶片类似于飞行器——直升机的旋翼,具有空气动力外形,叶片剖面有如飞机机翼的翼型。从叶根到叶尖,其扭角和弦长有一定的分布规律。当气流(风)流经叶片时,将产生升力和阻力。它们的合力在风轮旋转轴的垂直方向上的分量可以使风轮旋转,并带动传动轴转动,将风的动能转换成传动轴的机械能。
风力机的保护系统和调节系统是保证安全和提高功能的重要部件。风力机调节系统是自动调节风轮运动参数的机构,主要由调向装置和调速装置组成。调向装置的作用是调节风轮旋转平面与气流方向相垂直,使风力机的功率输出最大。小型风力机常用尾舵调向,当风轮旋转轴与气流方向不一致时,作用在尾舵上的空气动力可使风轮旋转平面与气流方向保持一致。中大型风力机常用伺服电机,在风向标和测速电机的控制下,它可以正反转动,调整方向。
垂直轴式风力机调速装置是调节风轮转速的,在风力机工作风速范围内起功率调节作用,在高风速时起保护作用。
塔架用于支撑风力机风轮、机舱等部件,将风轮置于一定高度,利用风的剪切效应,使风轮增加输出功率。例如,在乡间田野上,如果10米高度处的风速为5米/秒,那么在20米和30米高度处的风速就可分别达到5.6米/秒和6米/秒。风轮的输出功率与风速的立方成正比,当一个风轮在5米/秒风速时输出的功率是100千瓦,而在6米/秒风速时就可达到173千瓦。现代风力机在塔架底部安装有专门的电子监控系统,使各部件协调运行,并对故障情况进行监测。
风力机的形式很多,且各有特点。按风力机额定功率大小,可划分为微型(小于1千瓦)、小型(1~10千瓦)、中型(10~100千瓦)和大型(大于100千瓦)风力机。按照风轮旋转轴形式分,又有水平轴风力机和垂直轴风力机之别。最常见的是水平轴风力机,技术上比较成熟。垂直轴风力机与水平轴风力机相比,优点在于它可以在任意风向情况下运动,不需要调向装置;其次,发电机的位置接近地面,维修方便。垂直轴风力机的风轮有两种,一种是阻力型,常见的有萨冯尼斯风轮,平板式和涡轮式风轮等;另一种是升力型,常见的有Φ形达里厄风轮和直叶片风轮等。垂直轴风力机的缺点是启动和制动性能差。
水平轴风力机按风轮叶片数目又有单叶片、双叶片、三叶片和多叶片几种。水平轴风力机按风轮与风向和塔架的相对位置划分,有上风式和下风式风力机。风先流过风轮再通过塔架的为上风式风力机;风先流过塔架再通过风轮的为下风式风力机,它具有自动对风能力,但气流在塔架后面会形成涡流,使风轮的输出功率下降,称为塔影效应。
人类利用风能按用途分有风帆助航、风力提水、风力发电和风力致热等多种形式,其中风力发电是近代发展的最主要的形式。
尤其是近十年来,风力发电在世界许多国家得到了重视,发展应用很快。应用的方式主要有这么几种:1.风力独立供电,即风力发电机输出的电能经过蓄电池向负荷供电的运行方式,一般微小型风力发电机多采用这种方式,适用于偏远地区的农村、牧区、海岛等地方使用。当然也有少数风能转换装置是不经过蓄电池直接向负荷供电的。2.风力并网供电,即风力发电机与电网连接,向电网输送电能的运行方式。这种方式通常为中大型风力发电机所采用,稳妥易行,不需要考虑蓄能问题。3.风力/柴油供电系统,即一种能量互补的供电方式,将风力发电机和柴油发电机组合在一个系统内向负荷供电。在电网覆盖不到的偏远地区,这种系统可以提供稳定可靠和持续的电能,以达到充分利用风能、节约燃料的目的。4.风/光系统,即将风力发电机与太阳能电池组成一个联合的供电系统,也是一种能量互补的供电方式。在我国的季风气候区,如果采用这一系统可全年提供比较稳定的电能输出,补充当地的用电不足。
风力提水风力提水是早期风能利用的主要形式,至今许多国家特别是发展中国家仍在使用。风帆助航是风能利用的最早形式,现在除了仍在使用传统的风帆船外,还发展了主要用于海上运输的现代大型风帆助航船。1980年,日本建成了世界上第一艘现代风帆助航船——“新爱德”号,它有两个面积为12.15米×8米的矩形硬帆,其剖面为层流翼型,采用现代的空气动力学新技术。据统计,风帆作为船舶的辅助动力,可以减少燃料消耗10%~15%。
风力致热是近年来开始发展的风能利用形式。它是将风轮旋转轴输出的机械能通过致热器直接转换成热能,用于温室供热、水产养殖和农产品干燥等。致热器有两类:1.采用直接致热方式,如固体与固体摩擦致热器、搅拌液体致热器、油压阻尼致热器和压缩气体致热器等。2.采用间接致热方式,如电阻致热、电涡致热和电解水制氢致热等。目前风力致热技术尚处在示范试验阶段,试验证明直接致热装置的效率要比间接致热装置的效率高,而且系统简单。
⑵ 现在车上的风能发明有专利了吗
有相关的利用车产生风能的专利,但是这个要看你是利用什么技术手段产生的,如果不同的话,是一样可以去做发明专利申请的。或者说,如果比别人的更加实用,更新颖的话,也可以做实用新型专利申请。
⑶ 那一个国家发明风力发电机
这个还真没有发现没什么明文记载。希望以下的内容能帮助你。
风很早就被人们内利用--主要是通过容风车来抽水、磨面等,而现在,人们感兴趣的是如何利用风来发电。
风是一种潜力很大的新能源,十八世纪初,横扫英法两国的一次狂暴大风,吹毁了四百座风力磨坊、八百座房屋、一百座教堂、四百多条帆船,并有数千人受到伤害,二十五万株大树连根拔起。仅就拔树一事而论,风在数秒钟内就发出了一千万马力(即750万千瓦;一马力等于0.75千瓦)的功率!有人估计过,地球上可用来发电的风力资源约有100亿千瓦,几乎是现在全世界水力发电量的10倍。目前全世界每年燃烧煤所获得的能量,只有风力在一年内所提供能量的三分之一。因此,国内外都很重视利用风力来发电,开发新能源。
利用风力发电的尝试,早在二十世纪初就已经开始了。三十年代,丹麦、瑞典、苏联和美国应用航空工业的旋翼技术,成功地研制了一些小型风力发电装置。这种小型风力发电机,广泛在多风的海岛和偏僻的乡村使用,它所获得的电力成本比小型内燃机的发电成本低得多。不过,当时的发电量较低,大都在5千瓦以下。
⑷ 怎样制作风力发电小发明
首先了解风力发电系统组成,从系统中各个组件入手,只要一项有创新,就可以。譬如发电机,叶片等。
⑸ 中国最早利用风能的朝代、时间
我国是世界上利用风力最早的国家之一。早在3000年前已有了风帆助航。1000多年前又有了风车提水。风力发电的研究起步于本世纪50年代,由于客观条件所限而暂停。在尧舜时代,我们的先民们就已经认识到煽动生风的原理,并开始将人造风用于生产生活。最迟在春秋战国时期,我们的先民们就已经认识到风是由于空气的流动而产生的,开始对自然风加以利用。风能——自然风能和人造风能被广泛应用到农业、冶金、交通运输、军事等重要领域,有了很多重要的工具发明产生。农业方面主要有木枚、竹扬杴、飚篮、簸箕、风扇车、风车等,用于谷物清选、提水灌溉及排水;风帆则被广泛应用于交通领域的航运及陆地运输;冶金鼓风机械有:皮橐、木扇式风箱、活塞式风箱、马排、水排等。此外,风扇是人们日常掮风取凉的主要工具,并有机械化的七轮大扇发明;风筝则被应用于战争,后来逐渐成为人们日常娱乐的主要方式之一,并发展成我国一些地区的习俗。足踏式风扇车是古代人们发明的用于谷物清选的重要的工具之一,《王祯农书》对其有详细的记载,并附有结构图。王祯 (1271-1368),字伯善,元代东平(今山东东平)人。中国古代农学、农业机械学家、道家学者。元元贞元年(1295)至大德四年(1300)曾任宣州旌德(今安徽旌德)及信州永丰(今江西广丰)县令。王祯在大德二年(1298)制造3万余木活字,排印《旌德县志》100部。大约在元成宗大德四年(1300)左右著成《王祯农书》或《农书》。《农书》末并附撰《造活字印书法》,记述其木活字版印刷术。
⑹ 为什么要发明风力发电机
风力发电的原理,是利用风力带动风车叶片旋转,再透过增速机将旋转的速度提升,来促使发电机发电。依据目前的风车技术,大约是每秒三公尺的微风速度(微风的程度),便可以开始发电。
风力发电正在世界上形成一股热潮,为风力发电没有燃料问题,也不会产生辐射或空气污染。
风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行;我国也在西部地区大力提倡。小型风力发电系统效率很高,但它不是只由一个发电机头组成的,而是一个有一定科技含量的小系统:风力发电机+充电器+数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要,各部分功能为:叶片用来接受风力并通过机头转为电能;尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能;转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能;机头的转子是永磁体,定子绕组切割磁力线产生电能。
风力发电机因风量不稳定,故其输出的是13~25V变化的交流电,须经充电器整流,再对蓄电瓶充电,使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源,把电瓶里的化学能转变成交流220V市电,才能保证稳定使用。
通常人们认为,风力发电的功率完全由风力发电机的功率决定,总想选购大一点的风力发电机,而这是不正确的。目前的风力发电机只是给电瓶充电,而由电瓶把电能贮存起来,人们最终使用电功率的大小与电瓶大小有更密切的关系。功率的大小更主要取决于风量的大小,而不仅是机头功率的大小。在内地,小的风力发电机会比大的更合适。因为它更容易被小风量带动而发电,持续不断的小风,会比一时狂风更能供给较大的能量。当无风时人们还可以正常使用风力带来的电能,也就是说一台200W风力发电机也可以通过大电瓶与逆变器的配合使用,获得500W甚至1000W乃至更大的功率出。
使用风力发电机,就是源源不断地把风能变成我们家庭使用的标准市电,其节约的程度是明显的,一个家庭一年的用电只需20元电瓶液的代价。而现在的风力发电机比几年前的性能有很大改进,以前只是在少数边远地区使用,风力发电机接一个15W的灯泡直接用电,一明一暗并会经常损坏灯泡。而现在由于技术进步,采用先进的充电器、逆变器,风力发电成为有一定科技含量的小系统,并能在一定条件下代替正常的市电。山区可以借此系统做一个常年不花钱的路灯;高速公路可用它做夜晚的路标灯;山区的孩子可以在日光灯下晚自习;城市小高层楼顶也可用风力电机,这不但节约而且是真正绿色电源。家庭用风力发电机,不但可以防止停电,而且还能增加生活情趣。在旅游景区、边防、学校、部队乃至落后的山区,风力发电机正在成为人们的采购热点。无线电爱好者可用自己的技术在风力发电方面为山区人民服务,使人们看电视及照明用电与城市同步,也能使自己劳动致富
⑺ 风力发电是谁发明的
很早以前就有风力提水装置,(有多早无从考证)加一个法拉第的发电机,那就是风力发电机了。要问是谁发明 的,那就很难说了。
⑻ 风力发电站是谁发明的
最早将风力机用于发电的是丹麦人。 1978年,绿色和平国际的前总干事 斯蒂文。索耶 发明。
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⑼ 风能利用的发明创造有哪些
风车(荷兰典型的)风力发电(新型清洁能源),还有什么帆船呐
⑽ 人类利用风能的历史
风是地球上的一种自然现象,它是由太阳辐射热引起的。太阳照射到地球表面,地球表面各处受热不同,产生温差,从而引起大气的对流运动形成风。据估计到达地球的太阳能中虽然只有大约2%转化成风能,但其总量仍是十分可观的。全球的风能约2.74X109MW,其中可利用的风能2X107MW,比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。
人类利用风能的历史可以追溯到西元前,但数千年来,风能技术发展缓慢,没有引起人们足够的重视。但自1973年世界石油危机以来,在常规能源告急和全球生态环境恶化的双重压力下,风能作为新能源的一部分才重新有了长足的发展。风能作为一种无污染和可再生的新能源,有著巨大的发展潜力,特别是对沿海岛屿,交通不便的边远山区,地广人稀的草原牧场,以及远离电网和近期内电网还难以达到的农村、边疆,作为解决生产和生活能源的一种可靠途径,有著十分重要的意义。即使在发达国家,风能作为一种高效清洁的新能源也日益受到重视。
目前风力机销售额己达每年五亿美元以上,全世界总装置容量将近二百万瓦;年发电量约达 32亿度,相当於 35万公秉油当量,可减低传统能源的依赖,预计未来市场仍将持续稳定成长。
台湾为一海岛,白产化石能源贫乏,但出於位处东北信风带上,颇具风能潜力,在能源短缺及污染问题困扰之际,如何有效利用此一自然乾净的风力能源,实系一迫切需要之课题。
人类利用风能的历史很早。远在公元前,即已发明利用风力转动风车的装置,而在十八、九世纪曾盛及一时。工业革命后,因石油、煤等 大量开采及电力的普及而逐渐没落。近年来,能源危机逐渐凸显,於是风力能又再度受到重视,欧美先进国家无不积极研究与利用。尤其科技进步,现代风利机与已往的风车,无论是性能、构造及发电效益上均有长足的进步。
风力发电的原理,是利用风力带动风车叶片旋转,再透过增速机将旋转的速度提升,来促使发电机发电。依据目前的风车技术,大约是每秒三公尺的微风速度(微风的程度),便可以开始发电。风力发电正在世界上形成一股热潮,为风力发电没有燃料问题,也不会产生辐射或空气污染。