風能
| 可再生能源 |
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風能是因空氣流的动能的一種可利用的能量。空氣流具有的動能稱風能。空氣流速越高，它的動能越大。用風車可以把風的動能轉化為的有用的機械能；而用風力發動機可以把風的動能轉化爲有用的電力，方法是透過傳動軸，將轉子（由以空氣動力推動的扇葉組成）的旋轉動力傳送至發電機。到2008年為止，全世界以風力產生的電力約有 94.1 百萬千瓦，供應的電力已超過全世界用量的1%。風能雖然對大多數國家而言還不是主要的能源，但在1999年到2005年之間已經成長了四倍以上。
風能是風的能量轉換成可利用的能量形式，例如使用風力渦輪機產生電力，風車產生機械動力，風泵抽水或排水，或風帆推動船。在現代，渦輪葉片將氣流的機械能轉為電能而成為發電機。在中古與古代則利用風車將蒐集到的機械能用來磨碎穀物或抽水。
一間大型的風力發電廠可以由連接輸電網的數百台風力發動機組成。
風能量是豐富、可再生、分佈廣泛、不產生污染，也不會排放溫室氣體。
我們把地球表面一定範圍內，經過長期測量、調查與統計得出的平均風能密度的概況稱該範圍內能利用的依據，通常以能密度線標示在地圖上。
人類利用風能的歷史可以追溯到西元前，例如帆船，但數千年來，風能技術發展緩慢，沒有引起人們足夠的重視。但自1973年第一次石油危机以來，在常規能源告急和全球生態環境惡化的雙重壓力下，風能作為新能源的一部分才重新有了長足的發展。風能作為一種無污染和可再生的新能源有著巨大的發展潛力，特別是對沿海島嶼，交通不便的邊遠山區，地廣人稀的草原牧場，以及遠離電網和近期內電網還難以達到的農村、邊疆，作為解決生產和生活能源的一種可靠途徑，有著十分重要的意義。即使在發達國家，風能作為一種高效清潔的新能源也日益受到重視，比如：美國能源部就曾經調查過，單是德克薩斯州和南達科他州兩州的風能密度就足以供應全美國的用電量。
2003年美國的風力發電成長就超過了所有發電機的平均成長率。自2004年起，風力發電更成為在所有新式能源中已是最便宜的了。在2001年風力能源的成本已降到20世纪6、70年代時的五分之一，而且隨著大瓦數發電機的使用，下降趨勢還會持續。[1][2]
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偏遠地區經濟與觀光發展 [编辑]
中華民國：
- 苗栗縣後龍鎮好望角因位處濱海山丘制高點，早年就是眺望台灣海峽的好去處，近幾年外商在鄰近區域，設置了21座高100公尺的風力發電機，形成美不勝收的景致。該公司在2003年，看中苗栗沿海冬天強勁東北季風，著手在後龍、竹南等地設立風力發電機，其中後龍成立了大鵬風力發電場，建置21座風機，發電總裝置容量達4.2萬瓩，是目前全台容量最大的風場，2006年6月竣工啟用後，儼然成為觀光新景點，吸引不少人前往探訪。好望角位在半天寮頂端居高臨下，向北可看到4、5座風機，往南也可望見3、4座風機，加上海線鐵路從山下行經，面臨寬闊的台灣海峽，風景相當引人入勝，也成為欣賞風力發電機最佳景點之一。[3]
- 西班牙：
- 位於西班牙東北方Aragon的La Muela，總面積為143.5平方公里。1980年起，新任市長看好充沛的東北風資源而極力推動風力發電。近20年來，已陸續建造450座風機（額定容量為237 MW），為地方帶來豐富的利益。當地政府並藉此規劃完善的市鎮福利，吸引了許多人移居至此，短短5年內，居民已由4,000人增加到12,000人。La Muela已由不知名的荒野小鎮變成眾所皆知的觀光休閒好去處。
- 法國：
- 另法國西北方的Bouin原本以臨海所產之蚵及海鹽著名，2004年7月1日起，8座風力發電機組正式運轉，這8座風機與蚵、海鹽三項，同時成為此鎮之觀光特色，吸引大批遊客從各地湧進參觀，帶來豐沛的觀光收入。
風的能量 [编辑]
估计地球所吸收的太阳能有1%到3%转化为风能，总量相当于地球上所有植物通过光合作用吸收太阳能转化为化学能的50到100倍。 上了高空就會發現風的能量，那兒有時速超過160公里 (100 英哩160 km/h 100 mph)的強風。這些風量最後和地表及大氣間摩擦而以各種熱能方式釋放。
風的成因 [编辑]
吸收風能因素 [编辑]
風能可以通過風車來提取。當風吹動渦輪時，風力帶風車動繞軸旋轉，使得風能轉化爲機械能。而風能轉化量直接與空氣密度、渦輪掃過的面積和風速的平方成正比。
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渦輪因需要提取能量而令風減速，這限制了渦輪的速度。1919年，德國物理學家阿爾伯特認為，不管如何设计渦輪，涡轮最多只能提取風中59%的能量。現今正在運作的渦輪所能達到的極限約為30%，此推進器類型為turbines。[4]其實際效率範圍從1%到20%，類型為涡轮机，像是一個三維垂直軸為35%的渦輪 Darrieus 或Gorlov渦輪。
因風常變化，并且给定地点所得的数值并不代表风力发电机在那里实际可以产生的能量。为了估计在某一特定位置的风速频率，经常使用概率分佈函数来处理被觀察的數據。不同的地點的風速不尽相同，但韦伯分布可较准确地反映在各个地点每小时的风速分布。韦伯分布中形状参数等于2时是瑞利分布，因此瑞利分布常被作为一个更粗略但更简单的模型。
由於許多風能是由高風速所產生，可用的能量一大半來自瞬間的風速。所以無法像使用燃料的火力發電廠一样，可以依照用電需求來調整發電量。
由於風速並不穩定，因此風力發電整年發電量的計算方法與其他能源不同。安裝良好的風力發電機實際的發電量可達35%，跟一般使用燃料的發電廠的渦輪機相比（1000kW的風力發電機），每年可發電量最多可到350kW。雖然風能輸出的功率是難以預測的，但每年發電量的變化應在幾個百分比之內。
因風能不能持續产生，常以抽水蓄能電站或其他方法來儲存風能以保持電力能持續供應，这大約增加25%費用。
风能利用技术的不断革新，使这种丰富的无污染能源正重放异彩。据估计，二三十年内，风力发电量将要占欧洲共体（歐盟）电占全国总电力的30%左右。 风是地球上的一种现象，它是由太阳辐射热引起。太阳照射到地球表面，地球表面各处受热不同，产生温差，从而引起大气的对流运动形成风。据估计到达地球的太阳能中虽然只有大约2％转化为风能，但其总量仍是十分可观的。全球的风能约为2.74×109MW，其中可利用的风能为2×10^7MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。
人类利用风能的历史可以追溯到公元前，但数千年来，风能技术发展缓慢，没有引起人们足够的重视。但自1973年世界石油危机以来，在常规能源告急和全球生态环境恶化的双重压力下，风能作为新能源的一部分才重新有了长足的发展。风能作为一种无污染和可再生的新能源有着巨大的发展潜力，特别是对沿海岛屿，交通不便的边远山区，地广人稀的草原牧场，以及远离电网和近期内电网还难以达到的农村、边疆，作为解决生产和生活能源的一种可靠途径，有着十分重要的意义。即使在发达国家，风能作为一种高效清洁的新能源也日益受到重视。
然而，風力機組的裝置將造成景觀上的嚴重破壞，也會對在空中飛行鳥類和蝙蝠類造成生命的威脅。
風力發電廠 [编辑]
風力發電廠是在同一地点的一群風力涡轮機用来产生电力。一个大型風力發電廠可能包括几百个独立的风力涡轮机，并覆盖数百平方英里的扩展区域，但在涡轮机之间的土地仍然可用于农业或其他用途。風力發電廠既可以位於在陸地上，也可以位於在海洋上。
風能應用 [编辑]
風能優點 [编辑]
- 風能設施日趨進步，大量生產降低成本，是再生能源中相當具有經濟競爭力及發展潛力的。
- 風能設施多為立體化設施，在適當地點使用適當機器，對陸地和生態的破壞較低。
- 風力發電是可再生能源，空氣污染及碳排放很少，其他環境成本也低。
- 風力發電可以是分散式發電，沒有大型發電設施過於集中的風險。
風能缺點 [编辑]
- 風力發電在生態上的問題是可能干擾鳥類，如美國堪薩斯州的松雞在風車出現之後已漸漸消失[5]。目前其中一個解決方案是海上離岸發電，離岸發電成本較高但效率也高；另一個解決方案則是小型垂直風力發電，這種風力發電可以架設在自家屋頂及後院。
- 在一些地區,風力發電的經濟性不足;許多地區的風力有間歇性，更糟糕的情況是如台灣等地在電力需求較高的夏季及白日,是風力較少的時間；必須等待壓縮空氣等儲能技術發展。
- 風力發電需要大量土地興建風力發電場，才可以生產比較多的能源。
- 進行風力發電時，中大型風力發電機會發出龐大的噪音，所以設立地點必須遠離住家，或使用小型低噪音機種。
風力發電的發展 [编辑]
全球發展現況 [编辑]
風力發電自80年代開始受到歐美各國重視以來，至今全球風電發電量以每年30%的驚人速度快速成長。
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各國家/地區政策目標 [编辑]
| 國家/地区 | 2006 現況 | 2020 目標 |
| 瑞典 | 40.0% | 49% |
| 奧地利 | 23.0% | 34% |
| 丹麥 | 17.0% | 30% |
| 法國 | 10.0% | 23% |
| 西班牙 | 8.7% | 20% |
| 德國 | 5.8% | 18% |
| 義大利 | 5.2% | 17% |
| 荷蘭 | 2.4% | 14% |
| 英國 | 1.3% | 15% |
| 台灣 | 1.0% | 8%(2025 年) |
各國鼓勵政策 [编辑]
- 固定電價系統（fixed-price systems）：由政府制訂可再生能源優惠收購電價，由市場決定數量。其主要之方式包括：
- 設備補助（investment subsidies）：丹麥、德國及西班牙等在風力發電發展初期，皆採行設備補助的方式。
- 固定收購價格（fixed feed-in tariffs）：德國、丹麥及西班牙。
- 固定補貼價格（fixed-premium systems）。
- 稅賦抵減（tax credits）：美國。
- 固定電量系統（fixed quantity systems）：又稱可再生能源配比系統（renewable-quota system，美國稱為 Renewable Portfolio Standard），由政府規定再生能源發電量，由市場決定價格。其主要之方式包括：
兩種推動制度之用意為形成保護市場，透過政府的力量讓可再生能源於電力市場上更具投資效益，而其最終目的為提升技術與降低成本，以確保可再生能源未來能於自由市場中與傳統能源競爭。
参见 [编辑]
- en:Airborne wind turbine
- en:Controlled aerodynamic instability phenomena
- en:Floating wind turbine
- en:High altitude wind power
- 各国可再生能源电力产量列表
(en:List of countries by electricity production from renewable sources) - en:List of wind turbine manufacturers
- en:Lists of offshore wind farms by country
- en:Lists of wind farms by country
- en:Vertical axis wind turbine
- en:Wind profiler
- en:Wind rights
- en:Wind-diesel hybrid power system
- en:Wind lens
注释 [编辑]
- ^ Chakrabarty, Gargi. Powering up. Rocky Mountain News. March 27, 2004 [2004-04-05]. (Internet Archive version)
- ^ E-Letter responses to: The Real Cost of Wind Energy. Science. [2006-04-21].
- ^ 賞風機 看海景 好望角超人氣 自由時報
- ^ Gorban, Alexander N. Limits of the Turbine Efficiency for Free Fluid Flow. Journal of Energy Resources Technology. 2001.December, 123: 311–317 [2006-04-21].
- ^ 蝴蝶效應？ 風力發電恐改變氣候 YAHOO! 奇摩新聞
- ^ World Wind Energy Report 2010 (PDF). Report. World Wind Energy Association. February 2011 [8-August-2011].
- ^ Spain becomes the first European wind energy producer after overcoming Germany for the first time. Eolic Energy News. 31 December 2010 [14 May 2011].
- ^ Renewables 2010 Global Status Report
- ^ 先進國家再生能源推動制度介紹 與 先進國家發展再生能源經驗之借鏡
外部链接 [编辑]
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