会发电的大风车

沉舟舟

在高原、平原和岛屿上，我们常常能看到高大的风力发电机的身影，你是否有过疑问，这些大风车老是转得慢悠悠的，能发电吗？

为什么风力发电机都是3个叶片？

这是考虑各种因素后折中的选择。3片桨叶比2片桨叶的发电效率高，而成本又较4片桨叶或更多桨叶的成本低，可以在机械稳定性、发电效率、制造和安装的难度，以及成本和收益之间，取得一个最佳平衡，因此现代风力发电机普遍采用3片桨叶。

慢悠悠的大风车，能发电吗？

风力发电机的内部有个齿轮箱，一端接着低速转动的桨叶，另一端接着发电机。通过齿轮箱内多组大小齿轮的啮合传动，可以将转速提高50倍。也就是说，看上去转得慢悠悠的大风车，内部的发电机其实转得飞快。

风的速度和方向总在变化，会影响发电吗？

风力发电机的叶轮会转头，称为偏航系统，它就像人的脖子一样，可以改变朝向。风从哪儿来，叶轮就扭向哪儿去，让风力发电机始终处于迎风的状态，充分利用风能，提高发电效率。

每片桨叶也都可以转动角度，称为变桨系统。当风速变化时，桨叶转动角度，使叶面与风接触的面积发生变化，将吸收的风能始终控制在需要的范围内。在风速过快的时候，变桨系统也可以避免狂风对桨叶产生太大的冲击力。

风力发电机怎么停下来？

在风力发电机发生故障或需要检查维护的时候，就要用到主机中一个叫制动器的装置，它能够紧急制动，将转轴锁住，风车转不动了，发电机也会停止工作。

此外，大风车上还有一个电子控制器，能够不断监控设备的状态，当齿轮箱或发电机温度过热的时候，控制器可以控制制动器紧急制动，让大风车停下来。

为什么风力发电机都那么高大？

支撑风力发电机的基座叫塔架，塔架的高度从30米到160米不等。之所以要修那么高大，是因为通常离地面越高的地方，风速越快，发电机也就能够将更多的风能转换为电能。

此外，风力发电机的桨叶越长，吸收的风能越大，产生的电能就越多。因此许多风力发电机的桨叶都做得很长，甚至有的一片桨叶就长达123米。这样一来，整个风力发电机就相当高大了。

风力发电机不怕被雷劈吗？

风力发电机通常安装在开阔的地方，作为地面上突出的高大建筑，的确很容易引来雷电。为此，风力发电机都带有防雷接地系统，当雷电击中风力发电机时，防雷接地系统能够将雷电的电流导入地下。

大海上的风力发电机都站在哪里？

风力发电机在陆地上都是直接固定在地面上，但在海里可不一样，根据海水的深度分几种情况。在浅水（水深＜30米）海域，风力发电机可以直接固定在海底；在30～60米深的海域，塔架底部则需要装上沉箱或三脚架等结构，才能牢牢固定在海底，不惧风浪的冲击；而到了水深超过60米的海域，任何加固比起惊涛骇浪都显得不太够用了，这时聪明的技术人员想到了浮式风机。浮式风机就像个漂在海面上的巨型不倒翁，上面轻下面重，大风大浪来了可以把风机吹斜拍歪，但风浪过后风机又会安然无恙地矗立在自己的位置上。

风力发电机发的电去哪儿了？

风力发电机发的电可以直接并入电网，输送给成千上万的家庭和企业使用；还可以先将电能转化为其他形式的能量，等需要用的时候再转化为电能。常见的方式有给蓄电池充电，把电能暂时储存起来；也可以用电驱动抽水机将水抽向高处，需要用电的时候再开闸放水发电。此外还有一些其他的电能储存和转换方式。

那些奇特的大风车

巴林世贸中心——摩天大楼上的风力发电机。这座独特的建筑由两座高达240米的帆船状双子塔组成，在双子塔的连廊上，有三台大型风力发电机。大楼的弧面造型能够将风导向发电机，并使三台发电机捕获的风力近乎一致。这三台发电机能够提供世贸中心接近1/4的用電量，是世界上首座利用风力发电的环保建筑。

“海油观澜号”——最远的海上风力发电平台。“海油观澜号”是我国第一个深远海浮式风电平台，也是世界首座水深超100米，离岸距离超100千米的“双百”海上风电项目。它发的电供给我国海上油田，助力油气生产。

“海油观澜号”的底部是重达4000吨的三角形浮台，圆筒形的塔架高83米，每片桨叶长76.6米。发电机运转起来时，扫风面积相当于2.7个标准足球场的大小。

发电风筝——谷歌XMakani风力涡轮发电机。这种发电风筝的外形酷似一架滑翔机，通过高强度绳索系在地面基座上。每架风筝的翼展约25.6米，配有8个螺旋桨。当风力合适时，风筝就飞上天绕大圈来推动风力涡轮发电，产生的电能通过绳索传送到地面的电网。不过，在2020年2月19日，这个项目被谷歌终止了。

BAT飞艇发电机。为了追求更稳定更强的风，该发电机被直接装在一个巨大的充氦飞艇里。发电机产生源源不断的电力，通过固定飞艇的缆绳传递到地面。如果不考虑成本，这项技术可在偏远地区（比如海岛、军事基地等地方）使用，它产生的电能可以满足12个家庭的用电需求。