河北省滦南县长凝镇初级中学 王丽娟
前景广阔的新能源
河北省滦南县长凝镇初级中学 王丽娟
五一是旅游的好时节,今年我来到曹妃甸开发区。湛蓝的天空下,令人印象最为深刻的就是这里的风。四周安静的时候,闭上眼睛感受风从耳畔掠过,从指尖流过,胸中浊气涤荡一空,在一呼一吸之间,身心也轻盈起来。这清新的空气除了缘于临海的气候特点外,也与曹妃甸开发区清洁能源的大力发展有关。以风能为代表的清洁能源的快速发展,将这里的大气污染降到了最低。
一排排的风力发电装置矗立在公路两旁,甚是壮观,但我发现风车的叶片转动得非常缓慢,于是一连串问题从脑子里冒出来:风车是怎样发电的呢?这么小的转速也能发电吗?这样发的电能供多少人家使用?
提出问题:风车是如何发电的呢?
做出猜想:利用的是物理课上讲的电磁感应现象,让风带动线圈在磁场中做切割磁感线运动,导体中便会产生感应电流,从而将风能转化为电能。
设计进行实验:1.找一个玩具电风扇,把它电动机上的导线引出,接上二极管。
2.接通家用电风扇的电源,让它运行,之后把玩具电风扇放到电风扇旁边,让它的风叶旋转起来,二极管发光(如右图)。
3.把电风扇拨到2档,转速增大,玩具电风扇风叶的转速也随之增大,二极管的亮度增加。
实验结论:两次实验中二极管均发光,且风速越大二极管发光的亮度越大,证明风能可以直接转换为电能。
正当我为自己的实验结果感到骄傲的时候,老师告诉我,实际的风力发电机远比我想象的要复杂得多。现代风力发电机采用的是空气动力学原理,就像飞机的机翼一样。并非风推动风轮叶片,而是风吹过叶片形成叶片正反面的压力差,这种压力差产生升力,使风轮旋转并不断横切风流。风力发电机的结构主要包括三部分:风轮、机舱和塔。目前的风车技术,大约是每秒三公尺的微风,便可以使其开始发电。
利用风力发电是风能利用的主要形式,受到世界各国的高度重视,而且发展速度很快。风力发电并入常规电网运行,向大电网提供电力,一处风场安装几十台甚至几百台风力发电机,这是风力发电的主要发展方向。现在曹妃甸开发区就是采用的这种运行方式。
风力发电的优点显而易见:蕴量巨大、分布广泛、没有污染。风能和太阳能一样,是取之不尽、用之不竭的可再生能源;风力发电没有燃料问题,不会产生辐射或二氧化碳公害,也不会产生空气污染;从经济的角度讲,风力装置比太阳能装置要便宜九成多,除常规保养外,没有其他任何消耗。中国风能储量很大、分布面广,甚至比水能还要丰富。合理利用风能,既可减少环境污染,又可减轻越来越大的能源短缺压力。
随着化石能源的枯竭和环境污染的加剧,风能作为一种清洁、安全、可再生的绿色能源,定会在环境保护的浪潮中发挥出独特的作用,令我们的地球远离阴霾,重放蔚蓝色彩!