人教版高中化学风能知识的拓展

风能是人类开发的与化石燃料不同的新能源之一，已经有悠久的利用历史，如风帆和风车。1891年丹麦人发明了世界上第一台风力发电机，1973年发生石油危机后，世界各国用现代技术研究开发大型联网风力发电机组取得重大进展，可靠性提高，成本下降，开创了一个新兴产业。由于良好的环境效益，特别是减排CO2 的作用，使开发风能得到各国政府重视，成为发展最快的清洁能源之一。 那么什么是风能，目前人们开发和利用风能主要在哪些方面呢？

风能是利用风力机将风能转化为电能、热能、机械能等各种形式的能量，用于发电、提水、助航、制冷和致热等。风力发电是主要的开发利用方式。风能目前主要用于以下几方面：

一、风力提水

风力提水自古至今一直得到较普遍的应用。至20世纪下半时，为解决农村、牧场的生活、灌溉和牲畜用水以及为了节约能源，风力提水机有了很大的发展。现代风力提水机根据用途可以分为两类。一类是高扬程小流量的风力提水机，它与活塞泵相团 提取深井地下水，主要用于草原、牧区，为人畜提供饮水。另一类是低扬程大流量的风力提水机，它与螺旋泵相配，提取河水。湖水或海水，主要用于农田灌溉、水产养殖或制盐。风力提水机在我国用途广阔，如"黄淮河平原的盐碱改造工程"就可大规模 采用风力提水机来改良土壤。

二、风力发电

　　利用风力发电已越来越成为风能利用的主要形式，受到世界各国的高度重视，而且发展速度最快。风力发电通常有三种运行方式。一是独立运行方式，通常是一台小型风力发电机向一户或几户提供电力，它用蓄电池蓄能，以保证无风时的用电。二是风力发电与其他发电方式（如柴油机发电）相结合，向一个单位或一个村庄或一个海岛供电。三是风力发电并人常规电网运行，向大电网提供电力；常常是一处风场安装几十台甚至几百台风力发电机，这是风力发电的主要发展方向。

三、风帆助航

在机动船舶发展的今天，为节约燃油和提高航速，古老的风帆助航也得到了发展。航运大国日本已在万吨级货船上采用电脑控制的风帆助航，节油率达15％。

四、风力致热

随着人民生活水平的提高，家庭用能中热能的需要量越来越大，特别是在高纬度的欧洲、北美取暖，煮水是耗能大户。为解决家庭及低品位工业热能的需要，风力致热有了较大的发展。

　 "风力致热"是将风能转换成热能。目前有三种转换方法。一是风力机发电，再将电能通过电阻丝发热，变成热能。虽然电能转 换成热能的效率是 100％，但风能转换成电能的效率却很低，因此从能量利用的角度看，这种方法是不可取的。二是由风力机将风能转换成空气压缩能，再转换成热能，即由风力机带动一离心压缩机，对空气进行绝热压缩而放出热能。三是将风力机直接转换成热能。显然第三种方法致热效率最高。风力机直接转换热能也有多种方法。最简单的是搅拌液体致热，即风力机带动搅拌器转动，从而使液体（水或油）变热（见下图）。"液体挤压致热"是用风力机带动液压泵，使液体加压后再从狭小的阻尼小孔中高速喷出而使工作液体加热。此外还有固体摩擦致热和涡电流致热等方法。风力机还有多种用途，表2给出了风能利用装置的不同用途、它们的类型和大小。

风力热水装置示意图