風力發電的科學原理是什麼

風力發電是現在人們熟悉的發電方式，然而大部分單位人都不知道風力發電的一些原理。以下是小編幫大家整理的風力發電的科學原理是什麼，歡迎大家分享。

　　風力發電的原理

產生風能的源泉是太陽。地球各處的空氣因受太陽光照射，因為熱情況不同而發生流動，便形成了風。風看似來無影去無蹤，其中卻藴藏着自然界取之不盡的一種能源。專家估計，地球上可以被利用的風力資源如果全用來發電的話，比地球上利用的水電要大10倍。風能分佈廣，可説是一種清潔能源。不過，風能的利用也有一點制約，比如它的能量密度比較低，又很不穩定，要充分利用它需要比較複雜的技術。

從原理上説很容易理解，就是把電風扇原理“逆反”過來。電風扇通電後，電機開始轉動，帶動扇葉轉動產生“人造風”;風力發電正相反，是利用風吹動葉片驅動發電機來發電。也就是説，電風扇是使電能轉化成風能，而風力發電機則是使風能轉變成電能。

風力發電的關鍵設備是風力發電機。通常，風力發電機由風輪、增速齒輪箱、發電機、偏航裝置、控制系統、塔架等部件組成。風輪的作用是捕捉風，將風能變為機械能。它由氣動性能優異的葉片裝在輪轂上組成，葉片有單葉、雙葉、三葉和多葉等形式，用得較多的為三葉式。

　　風力發電的原因

我們把風的動能轉變成機械能，再把機械能轉化為電能，這就是風力發電。風力發電所需要的裝置，稱作風力發電機組。這種風力發電機組，大體上可分風輪(包括尾舵)、發電機和鐵塔三部分。

風輪是把風的動能轉變為機械能的重要部件，它由兩隻(或更多隻)螺旋槳形的葉輪組成。當風吹向漿葉時，槳葉上產生氣動力驅動風輪轉動。槳葉的材料要求強度高、重量輕，目前多用玻璃鋼或其它複合材料(如碳纖維)來製造。

由於風輪的轉速比較低，而且風力的大小和方向經常變化着，這又使轉速不穩定;所以，在帶動發電機之前，還必須附加一個把轉速提高到發電機額定轉速的齒輪變速箱，再加一個調速機構使轉速保持穩定，然後再聯接到發電機上。為保持風輪始終對準風向以獲得最大的功率，還需在風輪的後面裝一個類似風向標的尾舵。

鐵塔是支承風輪、尾舵和發電機的構架。它一般修建得比較高，為的是獲得較大的和較均勻的風力，又要有足夠的強度。鐵塔高度視地面障礙物對風速影響的情況，以及風輪的直徑大小而定，一般在6-20米範圍內。

發電機的作用，是把由風輪得到的恆定轉速，通過升速傳遞給發電機構均勻運轉，因而把機械能轉變為電能。

　　多大的風力可以發電

一般説來，3級風就有利用的價值。但從經濟合理的.角度出發，風速大於每秒4米才適宜於發電。據測定，一台55千瓦的風力發電機組，當風速每秒為9.5米時，機組的輸出功率為55千瓦;當風速每秒8米時，功率為38千瓦;風速每秒為6米時，只有16千瓦;而風速為每秒5米時，僅為9.5千瓦。可見風力愈大，經濟效益也愈大。

在我國，現在已有不少成功的中、小型風力發電裝置在運轉。

我國的風力資源極為豐富，絕大多數地區的平均風速都在每秒3米以上，特別是東北、西北、西南高原和沿海島嶼，平均風速更大;有的地方，一年三分之一以上的時間都是大風天。在這些地區，發展風力發電是很有前途的。

風是沒有公害的能源之一。而且它取之不盡，用之不竭。對於缺水、缺燃料和交通不便的沿海島嶼、草原牧區、山區和高原地帶，因地制宜地利用風力發電，非常適合，大有可為。

　　風力發電的優缺點

優點

1、清潔，環境效益好;

2、可再生，永不枯竭;

3、基建週期短;

4、裝機規模靈活。

缺點

1、噪聲，視覺污染;

2、佔用大片土地;

3、不穩定，不可控;

4、目前成本仍然很高。

5、影響鳥類。