2020年6月,加州宣布要拆除460座風力發(fā)電機,風力發(fā)電怎么了,歐美為何要將其大量拆除呢?如果真的對人有很大的危害,那我國目前正在大力建設的風電項目,還有繼續(xù)下去的必要嗎?
別急,要知道這些問題的答案,咱們先來看看風力發(fā)電的工作原理,有一些物理基礎的人可能都知道,風力發(fā)電其實就是,將風能轉化成機械能,再將機械能轉化為電能的過程,世界上大多數(shù)的風力發(fā)電機,基礎構造就是葉片 發(fā)電機 ,風向傳感系統(tǒng) ,以及電力供應系統(tǒng)四部分組成。而風機的工作原理就是,由風吹動風車葉片開始轉動,然后利用增速機提升轉動的速度,從而促使發(fā)電機進行發(fā)電。
在這個過程中,因為風是一種沒有污染性的能源,所以造成的污染幾乎可以忽略不計。而且因為它取之不盡用之不竭的特性,很多國家都十分青睞這種發(fā)電方式。上個世紀三十年代,歐美等國利用航空工業(yè)的旋翼技術,成功做出了風力發(fā)電裝置。不過這種小型的風機,大多被安裝在多風的海島和偏僻的鄉(xiāng)下,因為利用它獲得的電力成本,要比火力發(fā)電低得多,所以歐美自此開始推崇風力能源。
尤其是到了20世紀下半葉,生態(tài)環(huán)境的不斷惡化,讓人們認識到風能等清潔能源的重要性,歐美等國紛紛開始建設大型風力發(fā)電設備。1980年,美國New Hampshire建成了,全球首個風力發(fā)電場,1991年,英國建成了由10臺風電機,組成的陸上風電場,為2700戶居民供電,而我國,也在1986年建設完成第一座風電場,馬蘭風力發(fā)電廠。
如今經(jīng)過幾十年的發(fā)展,風力發(fā)電機的建設成本不斷降低,相關廠商看到其中的商機,紛紛開始投資建設。但這個過程中還有一個問題,那就是和化石能源相比,風能的能量不僅密度低而且不穩(wěn)定,所以一臺風電機的額定容量,遠遠小于化石能源的發(fā)電。
所以為了充分利用風能,廠商紛紛開始建設大型的風電場,他們將數(shù)臺風電機組 ,變壓器 電纜等設備,布局在一個大型的風能密集區(qū)域,從而提高風電容量,小的風電場有幾臺到十幾臺風電機,大的風電場風電機數(shù)目則多達幾百臺。不管是大型風電場還是小型風電場,它們所占的面積都是十分大的,不過因為風電機之間的區(qū)域可以用來,種地或者是別的用途,所以風力發(fā)電在農(nóng)村地區(qū),很容易就推行開來。
同時也因為官方的大力支持,我國的風電場建設,在全球也是遙遙領先的,例如,全球最大的風電場,就是我國的甘肅風電場,其總裝機容量為12.71GW。可能有人對這個概念不是很理解,這里羅叔解釋一下,GW是發(fā)電裝機容量的單位,千瓦 兆瓦你可能聽過,而吉瓦就是兆瓦之上的單位,所以你明白了吧,這個發(fā)電量是一個多么恐怖的數(shù)字,在這個風電場之下的,是印度的Muppandal風電場,但它的總裝機容量和我們還差的遠,只有1.5GW。
這時可能就有人疑惑了,明明風機的葉片轉得那么慢,為何它能產(chǎn)生如此巨大的電量呢,的確,細心的人自然會發(fā)現(xiàn),不管附近的風力有多大,風機葉片的轉速自始至終都很慢,或者明明沒有感覺到有風,但是葉片依然在轉動,這是因為如今的風力發(fā)電機,大都在百米以上,這個空域的氣流密度非常大,就好比你站在山腳下明明沒感覺到風,但是早已爬到山頂?shù)娜耍瑓s說風力非常大一樣,越高的地方風力其實就越大,所以在地面沒風的時候,在高空中的風機也會轉動。
至于有大風的時候,葉片的速度依然很慢,這是因為工程人員在設計的時候,出于保護葉片的目的,給風機艙室內安裝了一個轉速限制器,它可以控制風機葉片在起大風時,依然保持穩(wěn)定運轉,從而避免葉片因快速轉動而折斷。
不過此時你一定在思考,這個發(fā)電過程沒有一絲一毫的污染,為何歐美國家現(xiàn)在開始紛紛拆除了呢?網(wǎng)上很多人說是葉片的原材料存在污染,因為其采用了不可再利用的玻璃鋼材料,所以就造成了環(huán)境污染,羅叔認為,如果按照這個邏輯,那這個世界上,真是沒有不污染環(huán)境的東西了。
也許有人又想到,那為啥不能給葉片換種原材料呢?比如可以再次利用的鐵質和鋁制材料,這個想法其實沒錯,但是卻忽視了最基本的物理原則,那就是金屬疲勞,沒聽過這個詞的朋友不用怕,羅叔告訴你,其實就是材料,在長時間循環(huán)使用過后,一定會出現(xiàn)的損壞,如果將玻璃鋼換成鋁或鐵,估計用不了多長時間,風機的葉片就會出現(xiàn)損壞,而玻璃鋼制作的葉片呢,則可以做到100萬次轉動毫無損壞。
除此之外,還有人說風機發(fā)電會有很大的噪音,尤其是農(nóng)村,從早到晚,只要風機一轉動,隔著很遠也能聽到噪音,這可能的確是事實,因為風機在轉動時,的確會發(fā)出低頻的電波,不過大家可以放心,只要這個頻率不低于16HZ,對人類和動物來說,就沒有什么傷害,只會在聽覺上有一定的影響。
不過我國的大部分風力發(fā)電機,都是建設在山上或遠離城鎮(zhèn)的地方,只要沒有鳥或動物受到影響,對人類來說,一定也是沒影響的。
那你一定又在想,既然沒什么危害,為啥歐美要拆除呢?羅叔查閱了一下資料,發(fā)現(xiàn)這些國家拆除的,大都是上個世紀建造的風電機。因為當時的材料限制,它們目前已經(jīng)到了“服役”的期限,而且隨著時間的發(fā)展,風力發(fā)電的方案也在不斷更新,其成本更是在逐年下降,所以除了拆除舊的風電機之外,他們還有許多關于風電的新項目亟待執(zhí)行。
正如那句話所說的,任何新事物的發(fā)展都是一個曲折的過程。我們在這個過程中,也拆除了一些風電項目,但新能源發(fā)展的趨勢永遠不會變,人類也不會因噎廢食,不過在這個過程中,我們還是需要做好環(huán)境評估,和必要的一些保護措施,你覺得呢?
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