风能

风能(wind energy) 空气流动所产生的动能。 太阳能的一种转化形式。 由于太阳辐射造成地球表面各部分受热不均匀,引起大气层中压力分布不平衡,在水平气压梯度的作用下,空气沿水平方向运动形成风。 风能资源的总储量非常巨大,一年中技术可开发的能量约5.3X10^13千瓦时。

风能可以通过风车来提取。当风吹动涡轮时,风力带风车动绕轴旋转,使得风能转化为机械能。而风能转化量直接与空气密度、涡轮扫过的面积和风速的三次方成正比。风吹过风机涡轮(Wind turbine)而使得风速减弱,这也限制了涡轮可提取的能量。1919年,德国物理学家贝兹认为,不管如何设计涡轮,风机最多只能提取风中59%的能量,此称为贝兹极限定律(Betz limit)。现今正在运作的涡轮所能达到的极限约为35%。大多数风机实际效率范围从5%到25%。风力发电机又可分为水平轴风力发电机垂直轴风力发电机,垂直轴风力发电机又分为几种,譬如Darrieus风机或Gorlov风机。

2002年位于科罗拉多的李大农场设施所测风速(红色)和产生的能量(蓝色)。直方图显示被测量的数据,而曲线是相同的平均风速分布(Rayleigh模式)。能源是风直接通过一个直径100米的圆圈而计算的。一年通过这个圈子的总能量为15.4千兆瓦小时。