1987年10月的晚上,你倚着窗边享受着刚做好的晚餐,看着在微风中摇曳的树。你笑了笑,想起自己今天刚看完的BBC天气预报:“今天早些时候,一名女子致电BBC,并告知BBC她听说一场飓风即将来临,如果你正在观看我们的天气预报,别担心,并没有飓风的到来!”
1987年的大风暴是袭击英国的最大风暴。记录风速超过120英里/小时,超过二亿英镑的损失,共22人死亡。显然,风也被认为是一股强大的力量。
目前,英国仅有5000多台风力发电机组,丹麦等国家通过风力发电获取三分之一的能源,但这项技术是如何运作的?
我们都知道,你可以通过给予质量物体一些速度来转移能量。例如,如果你在锡罐上扔一个球,你可以通过赋予足够的力量来敲击它。风只是空气的流动,空气只是气体颗粒的集合。这些颗粒中的每一个,无论它们是氮,氧还是甚至少量的氦和氖都具有质量。这意味着您可以通过移动气体 – 风来将能量从一个地方转移到另一个地方。
风是由大气中气压的差异造成的。太阳在某些地方加热了地面和空气,因为这个差异,抽出较冷的空气(通常是从两极)。这是形成风能基础的气流。以同样的方式,飞机机翼在通过空气时产生升力,风力涡轮“叶片”在风越过它时经历旋转力。这些叶片连接到轴或主轴。该轴旋转一系列改变旋转速度的齿轮。另一个轴从变速箱出来,以正确的速度旋转被送入发电机。
发电机与电机相反。用电动机供电,主轴的旋转可用于做各种有用的事情。发电机反向工作:来自外部世界的旋转能量(在这种情况下来自涡轮叶片)允许电动机发电。引向这一点的步骤似乎是可以理解的,但是将运动转化为电力则是最疑惑的一部分,需要最仔细的解释。
迈克尔·法拉第的退休和死亡地点距离Lipmann Walton&Co.办公室十分钟的步行路程。如果我们要了解发电机的工作原理,迈克尔关于导线穿过磁场产生电流的理论至关重要。通过磁场垂直移动电线产生电流的原因在于电场(带负电粒子)向导线的一端移动。在这里,许多负电荷逐渐集聚变成更重要的电荷。因此,在
电线的一端不会有太多的负电
荷,但另一端会有很多。这种电荷差异就是我们所说的电压,这些电荷在电路周围的移动是我们所说的电流。因此,所产生的电力仅仅是发电机端子上的电压乘以涡轮机中的发电机产生的电流。值得注意的是,这些发电机常常产生“交替”电流。在这些发生器中,旋转使得电子以特定的速率在一个方向上冲向另一个方向。
发电机工作原理与此相同,只是增加了一些特定的科学调味料。例如,发电机不是使用单根导线,而是使用围绕一圈的多个线圈。大的特殊形状的钕磁铁用于包围旋转线圈。有时,磁铁旋转和周围的线圈的设置是完全不同的。但是任何一种方式都是通过轴的旋转产生电流。
通过这种方式,我们可以将能源反馈给电网,为房屋,工厂和城市供电。
From Lipman&Walter: http://www.lipmann.co.uk/articles/metal-science/how-does-a-wind-turbine-work/