在廣闊的海面上,佇立著一排排的風機,風機徐徐轉動,源源不斷地將海上風能轉化為清潔電能送進千家萬戶。那么,風機的葉片轉得那么慢真能發(fā)電嗎?發(fā)出來的電夠用嗎?讓我們一起來探索風機發(fā)電的奧秘吧。
其實,風機的發(fā)電原理并不復雜,主要就是利用風力帶動風機葉片旋轉,把風能轉化為機械能,接著通過異步電機快速轉動把機械能轉化為電能。
由于風機葉片轉動比較慢,而且風力的大小和風向隨時會發(fā)生變化,這就導致了電機的轉速不穩(wěn)定,因此,每個風機都有一個能把轉速提高到發(fā)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(wěn)定,然后再連接到發(fā)電機上。有了齒輪變速箱,即使風機的葉片轉速再慢,也能保證電機有穩(wěn)定的轉速。
為了讓風機發(fā)揮出最大的作用,風輪后面還有一個能感知風向的尾舵,它能把信息傳給控制系統(tǒng),通知機身糾正方向,從而讓風輪始終對準風向。
當然,風機是有額定轉速的,當風速過快時,就要旋轉葉片的角度來改變迎風面積,使葉片的轉速降下來。而當風速超過風機的限定速度時,風機就要立即停止工作,不然會造成葉片折斷、機艙著火。
那么,風機轉動一圈能發(fā)多少電呢?
讓我們繼續(xù)深挖。以2023年初剛研制成功的18兆瓦風機為例,該風機葉輪直徑260米,葉輪掃風面積約5.3萬平方米,在滿發(fā)風速下,單臺機組每轉動一圈可發(fā)電44.8度,每年可輸出超過7400萬度的清潔電能,能夠滿足4萬戶三口之家一年的生活用電。
因此,風機雖然轉的慢,但是發(fā)的電卻是不少,由于風資源是取之不盡用之不竭的,因此風機可以持續(xù)產生電能,通過海底電纜輸送到岸上,為各行各業(yè)提供清潔的動力源,這就是風機發(fā)電的奧秘。