風(fēng)中蘊(yùn)含的能量

風(fēng)中蘊(yùn)含的能量周日，2008-03-0203:09-xieyaqian第四章風(fēng)中蘊(yùn)含的能量風(fēng)電機(jī)將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能并進(jìn)而轉(zhuǎn)化為電能。從動(dòng)能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)化是通過(guò)葉片來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而從機(jī)械能到電能則是通過(guò)發(fā)電機(jī)芯來(lái)實(shí)現(xiàn)的。動(dòng)能每個(gè)具有質(zhì)量的物體（固體、液體或者氣體）在運(yùn)動(dòng)的時(shí)候都擁有一個(gè)跟質(zhì)量m和運(yùn)動(dòng)速度v的平方成正比的能量（也就是動(dòng)能或者動(dòng)力能）。其數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：E=1/2.m.對(duì)于風(fēng)電機(jī)來(lái)說(shuō)，流經(jīng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)平面的空氣質(zhì)量運(yùn)動(dòng)所攜帶的動(dòng)能，就是被經(jīng)過(guò)葉片轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的那部分動(dòng)能。能量和功率功率P等于單位時(shí)間內(nèi)的能量轉(zhuǎn)化。為了計(jì)算功率，必須要將上面公式中質(zhì)量m除以時(shí)間，也就是空氣的dm/dt（每秒鐘流經(jīng)風(fēng)電機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)面積的空氣質(zhì)量）計(jì)算出來(lái)?？諝獾馁|(zhì)量空氣的質(zhì)量用m表示。計(jì)算m要通過(guò)空氣密度p和空氣的體積V：坦=p一V空氣密度隨著空氣壓力的增大而增大，隨著溫度的升高而減小:?冷空氣比熱空氣密度大（熱氣球升空就是利用的這個(gè)原理）。在普通大氣壓力和20°C溫度的條件下每立方米空氣的質(zhì)量是1.204kg；在-10°C的溫度下，每立方米空氣重1.342kg,比常溫下重了11%。也就是說(shuō)，同樣的風(fēng)速同樣的風(fēng)電機(jī)，-10°C冷風(fēng)比20°C熱風(fēng)能夠多產(chǎn)生11%的電能。?單位體積的空氣，密度大的比密度小的要重，也含有更多的能量。高壓地區(qū)（1020hPa）的空氣密度比低壓地區(qū)（980hPa）的空氣密度大，單位體積重量也大。體積上面公式當(dāng)中的空氣體積V等于葉片劃過(guò)的面積A乘以風(fēng)速V。面積A正好是一個(gè)半徑為r的圓，其計(jì)算方法是圓周率乘以r的平方。所以：V=A.v=k.r2.v功率綜合上面三個(gè)公式，可以得出功率P的計(jì)算方法：P=1口一P一冗一H一V3其中P是風(fēng)電機(jī)的功率ro是空氣密度r是葉片的旋轉(zhuǎn)半徑V是風(fēng)速一臺(tái)2MW的風(fēng)電機(jī)葉片半徑在40米左右。在普通空氣密度下，溫度10°C,風(fēng)速6米/秒（=21km/h,和風(fēng)）的情況下，風(fēng)電機(jī)的功率是780KW。在這個(gè)風(fēng)速下，每秒流經(jīng)風(fēng)電機(jī)的空氣是43噸。其中所蘊(yùn)含的能量相當(dāng)于一輛小型貨車(chē)（2.5噸重）開(kāi)90公里/小時(shí)的時(shí)候，或者一臺(tái)小轎車(chē)（700公斤）開(kāi)170公里/小時(shí)的時(shí)候的能量。當(dāng)風(fēng)速達(dá)到18米/秒（=65公里/小時(shí)，大風(fēng)）的時(shí)候，每秒流經(jīng)風(fēng)電機(jī)的空氣大約是13