線上裸眼3D科普 | 風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電

數(shù)千年前，人類(lèi)就學(xué)會(huì)了利用太陽(yáng)的能量晾曬、取火，利用風(fēng)的能量推動(dòng)帆船、碾磨谷物。1767年， 瑞士科學(xué)家賀瑞斯發(fā)明了第一臺(tái)太陽(yáng)能集熱器。1887年， 第一臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)在美國(guó)誕生。然而，由于利用效率低，這兩種能源最初并沒(méi)有得到有效開(kāi)發(fā)。直到20世紀(jì)70年代能源危機(jī)爆發(fā)之后，人們開(kāi)始大力開(kāi)發(fā)可再生的清潔能源，功率達(dá)數(shù)百千瓦的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)才出現(xiàn)，太陽(yáng)能也才真正開(kāi)始被用來(lái)發(fā)電。

風(fēng)力發(fā)電

為了保證高效運(yùn)轉(zhuǎn)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)需要安裝在年平均風(fēng)速大于6米/秒的地區(qū)，而且風(fēng)向必須穩(wěn)定，日變化和季節(jié)變化小。因此，風(fēng)力發(fā)電站大多建在海岸線附近或平坦開(kāi)闊的高海拔地區(qū)。風(fēng)力發(fā)電站通常要安裝數(shù)千臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)噪音大，因此需遠(yuǎn)離居民區(qū)。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)

齒輪箱:也稱增速箱。風(fēng)輪機(jī)的轉(zhuǎn)速很低，而發(fā)電機(jī)發(fā)電所需的轉(zhuǎn)速高，因此必須增速。在齒輪箱中，低速軸上的大齒輪在風(fēng)輪機(jī)帶動(dòng)下慢速轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)與之嵌合的小齒輪。小齒輪由于直徑小，轉(zhuǎn)速會(huì)更快，風(fēng)輪機(jī)的低轉(zhuǎn)速就轉(zhuǎn)換成了高轉(zhuǎn)速。

風(fēng)輪機(jī):風(fēng)輪機(jī)的葉片在風(fēng)力的推動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)目前的技術(shù)，當(dāng)風(fēng)速約為每秒三米(微風(fēng)速度)時(shí)，風(fēng)輪機(jī)就能轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)行。

太陽(yáng)能發(fā)電

太陽(yáng)的核心溫度高達(dá)1500萬(wàn)度，壓力相當(dāng)于3000億個(gè)大氣壓。這種環(huán)境能使太陽(yáng)內(nèi)部的氫原子核聚合，生成氦原子核，并釋放出巨大能量，以電磁輻射的形式向宇宙空間發(fā)射。太陽(yáng)每秒鐘照射到地球上的能量就相當(dāng)于500萬(wàn)噸煤燃燒產(chǎn)生的熱量。

太陽(yáng)能發(fā)電的兩種方式

1.太陽(yáng)能光發(fā)電

包括光伏發(fā)電、光化學(xué)發(fā)電等多種方式，其中光伏發(fā)電是當(dāng)今太陽(yáng)能光發(fā)電的主流，它利用光伏效應(yīng)將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為電能，它也是當(dāng)今太陽(yáng)能發(fā)電的主要形式。

2.太陽(yáng)能熱發(fā)電

利用太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)將太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)化為熱能，然后和傳統(tǒng)火力發(fā)電一樣，產(chǎn)生蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。