替代能源-風能

風能

風的成因

嚴格來說，風能來自太陽能。
簡單來說，風的成因，是太陽照射地面受熱，在其上的空氣受熱而產生對流作用。這種對流就是空氣的流動，也就是「風」。
由於地球與太陽相對運動的結果，使地球上不同緯度、不同地形（高度）的地方，產生季節及日夜的溫度變化，而氣流之流動又受各地方溫度、氣壓、地形的影響，因此各地方的風向、風速均時時在變。
但大體而言，每一地方都隨地形、季節而有一特定的風向和平均風速，例如海邊往往有海陸風，白天往海吹，晚上往陸地吹，在山邊則有山風，白天往山上吹，晚上往山下吹，風在山頂峭壁常有亂流，在山溝常有所謂風口的強風區，因此我們必須熟悉各地風力的特性，才能有效運用它。

風能簡介

風能是因空氣流動而產生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。

估計地球所吸收的太陽能有1%到3%轉化為風能，總量相當於地球上所有植物通過光合作用吸收太陽能轉化為化學能的50到100倍。上了高空就會發現風的能量，那有時速超過160公里的強風。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。

風能的傳換

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。

風力發電

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。

風力發電廠（wind farm）是在同一地點的一群風力發動機用來產生電力。一個大型風力發電廠可能包括幾百個獨立的風力渦輪機，並覆蓋數百平方英里的擴展區域，在渦輪機之間的土地可用於農業或其他用途，但是許多機種都有噪音過大的問題、因此必須遠離住家。風力發電廠既可以位於在陸地上，也可以位於在海洋上。

風力發電機的運轉

一般風力發電機的起動風速約介於 2.5~4 m/s，於額定風速(12~15 m/s) 時達到額定的輸出容量。為避免過高的風速損壞發電機，大多於風速達20~25 m/s範圍內停機，典型的停止運轉風速為25 m/s。

風力發電機之分類

• 依照風力發電機組容量大小可分為小型 ( 100 kW以 下 )、中型 (100 kW~1,000 kW) 及大型 ( 1,000 kW以 上 )，目前全球風力發電機組容量有逐漸走向大型化的趨勢。
• 依照葉片的工作原理可分為升力型及阻力型
  升力型風車以所受的升力帶動葉片轉動，轉速較快，轉換效率亦較高，新型風力發電機多以升力型為主。
  阻力型風車以所受的阻力帶動葉片轉動，扭矩較大， 但轉速較慢，轉換效率較低，傳統風車多採用此種形式。

臺灣風力發電

• 104年度臺灣風力發電量：1,503,491,947(度)

• 節能相當於：375,873燃油(公秉) or 556,292燃煤(公噸) or 248,076燃氣(公噸)

• 減碳：793,844 (公噸)減排量

• 造林效益：80,186(公頃)

依能源局公佈之104年度電力排放係數：每度電約排放0.528公斤的CO2。

風力發電每度電約可節省0.25公升燃油、0.37公斤燃煤或0.165公斤燃氣。

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風能優點

• 風能設施日趨進步，大量降低生產成本，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。

• 風力發電機隨時可以卸載，增加電網穩定性。

風能缺點

• 風力發電在生態上的問題是可能干擾鳥類，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。

• 部分地區，風力發電的經濟性不足，許多地區的風力為間歇性，更糟糕的情況是如台灣等地於電力需求較高的夏季及白日卻是風力較少的時段。

• 大型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。