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18.2: 风能

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    风能来自空气的运动。 它由太阳能驱动（空气温度的差异会导致气流）。 风转动涡轮机，为发电机提供动力（图\(\PageIndex{a}\)）。 风力涡轮机的旋翼叶片的工作原理类似于飞机机翼或直升机旋翼叶片。 当风流过叶片时，叶片一侧的气压会降低，这会导致转子旋转。 转子直接或通过一系列齿轮连接到发电机，这些齿轮可以加快旋转速度并允许使用物理上更小的发电机。 与煤炭、天然气或核能发电类似，旋转运动会使磁铁在线圈内旋转以产生电能。 根据美国风能协会的数据，2019年美国所有新增发电能力中有39％来自风能。

    风力涡轮机内部示意图，显示了为发电机提供动力的风力转向转子叶片
    图\(\PageIndex{a}\)：（1）当风吹过风力涡轮机的叶片时，它会使叶片升起和旋转。（2）旋转叶片转动与发电机相连的轴。（3）发电机在转动时产生电能。 EPA（公共领域）的图片和标题（已修改）。

    互动元素

    点击此处观看演示风力涡轮机工作原理的互动动画。

    风能的优势

    风能是成本最低的可再生能源之一，其扩张创造了就业机会（图\(\PageIndex{b}\)）。 与许多可再生能源一样，风力涡轮机不会释放空气污染物或助长气候变化，也不需要水来冷却。 由于相对于其发电量，风力涡轮机的物理占地面积很小，因此许多风力发电场都位于农田和牧场上。 它们通过为农民和牧场主提供额外收入，使他们能够继续经营，防止其财产被开发用于其他用途，从而为经济可持续性做出了贡献。 例如，可以通过在美国阿巴拉契亚山脉安装风力涡轮机来产生能源，而不是为煤矿开采而拆除山顶。 湖泊或海洋上的海上风力涡轮机对环境的影响可能比陆地上的涡轮机小，并且海上风力比陆地风强50％（图\(\PageIndex{c}\)）。

    关于萨姆索如何使用 100% 可再生能源的详细信息
    图\(\PageIndex{b}\)：丹麦萨姆索岛是该国第一个依靠海上风能、陆上风能、秸秆（一种生物燃料）和太阳能向 100% 可再生能源过渡的地区。 图片中的文字是 “萨姆索：能源自给岛。 10年来第一个完全实现能源自给自足的岛屿。 萨姆索：岛屿概况— 面积：114 km 2，人口：4,000，投资：3.68 亿丹麦克朗。11 台陆上风力涡轮机— 1 台涡轮机产生的电力足以为 630 所房屋供电。 当发电量超过岛屿能消耗的电量时，涡轮机将电力输送到大陆。 海上风力涡轮机-2003 年建造的 10 台 103 米高的海上风力涡轮机产生的能量超过该岛用于运输的能量。11 台 1 兆瓦的陆上风力涡轮机发电 28,000 兆瓦时。 这比岛上的总消耗量还要多，相当于69万加仑的石油。3X稻草发电厂——Traneberg——为263户家庭供暖，Ballen/Brundy——为232个家庭供暖，Onsbjerg-为76户家庭供暖。 太阳能发电厂-其中一个供暖设备从 2500 m 2 的太阳能电池板接收热量。 它与 900 KW 的木屑燃烧锅炉相结合。 过剩能源-海上风电场产生的多余电力投资于新能源项目。 图片由 GDS信息图表（CC-B Y）和国家地理空间情报局（公共领域）提供。
    高大的白色风力涡轮机，在沙漠景观上每台都有三个叶片一排高大的白色风力涡轮机，每个都有三个叶片，漂浮在海上。 相比之下，帆船很小。
    图\(\PageIndex{b}\)：风力涡轮机可能在陆地（陆上，左）或海上（海上，右）。 左图由 Joshua Winchell/USFWS（公共领域）提供。 右图由 CGP Grey (CC-BY) 拍摄。

    风能的缺点

    风能确实有一些挑战。 风力涡轮机仅在风力足够强以产生足够电力的地区有效。 即使在有强风的地区，风能供应也是间歇性的。 使用电池储存能量可以缓解这种情况，但是尽管技术不断进步，但电池容量仍然有限。 有些人在景观上看到它们时会考虑美学问题，而有些人则不喜欢风力涡轮机叶片发出的声音。 一些风力涡轮机着火了，有些风力涡轮机泄漏了润滑液，尽管这种情况相对罕见。 尽管通信塔和家猫的威胁更大，但人们发现涡轮机会导致鸟类和蝙蝠死亡，特别是如果它们位于迁徙路径上。 风力项目或电场的建设会产生一些小影响，例如服务道路的建设、涡轮机本身的生产以及地基的混凝土。

    归因

    由 Melissa Ha 从以下来源修改：