星期四, 11月 14, 2013

太陽熱下的副產品: 風能



陽光散落各處, 讓萬物充滿生機. 因太陽對地球照射的地方不同, 日照最主要集中在赤道, 讓包著地球的大氣層空氣遇熱上升, 令南北極受冷的下沈的冷空氣流向赤道, 這個對流作用, 產生了風. 當然, 因地球的自轉, 讓日照照射的地方有不同, 對風的產生都不同, 這就是季候風了. 風可謂計太陽之後, 第二個用之不缺的可再生能源, 地球大約有1%3%太陽能轉化為風能, 看上這數字很低, 但其約量相當於整個地球的植物透過光合作用轉化為化學能的50100, 加上世界各地, 在不同的季節都會遇到颱風, 因此, 這幾個巴仙的威力非同小可.
簡單來說, 風能是利用風車來提取的. 風吹來把風車轉動, 同時帶動發電用的渦輪, 推動發電機產生電力. 人類利用風能的歷史, 可追溯到公云前, 可是數千年來, 風能發展技術幾乎停頓不前. 直至石油危機, 風能才被提上各政府的能源政策議程中.
幾年前, 歐洲可是風力發電的領先者, 但也只比排第二的美國多出7000百萬瓦而已. 隨著全球對風力發電的重視以後, 其發展速度以每年30%增長著. 2010, 排第一的風力發電量國家, 己變成中國, 第二是美國, 第三才是德國, 還有第四的西班牙. 不過, 發電量不代表歐洲多國在發展風能上落後, 好似丹麥, 其風力發電已超過3000百萬瓦, 佔全國電力需求總量的20%, 其政府雄心不止而此, 她們已計劃打造世界最大型的風力發電風車, 其風車葉片長61.5公尺, 相當於一個美國自由神像的高度, 整個風車有183公尺高, 共用了18噸的玻璃纖維和碳纖維, 一個能產生五百萬瓦, 足夠供5000戶家庭使用.
當然, 風車葉片大小, 與連接著風車的渦輪, 以及風速是成正比的, 三者皆要互相配合, 目前瓶頸就在渦輪處, 因不能因風速過快轉動風車, 令渦輪過熱, 因此, 渦輪現在在風能中提取的能量最多只有59%. 實際上, 一個有優良技術人材所安裝的發電機, 與化石燃料發電機相比, 其發電量也只有化石燃料發電機的35%. 隨著風能利用技術不斷革新, 估計在未來二三十年間, 在歐洲的發電總量將有30%.
與太陽能及水力發電 (稍後篇章會詳細描述)一樣, 風能都有很強的地區性, 尤其是沿海的地方, 一些孤島, 偏遠的山區及農村, 一些人煙稀少的草原, 都可以設置風車發電. 然而, 風力發電有一個最大的問題, 就是噪音及對景觀的破壞. 這個看上去慢慢的懶懶散散的風車. 其轉動劃破空中的聲音, 對居民是一種滋擾. 而這大風車, 對於賴以旅遊業為生, 以美麗景觀作招徠的地方來說, 是一個影響. 好似在英國湖景區正計劃建造27座風力機, 受到當地居民反對可見. 再者, 風車對空中的雀鳥, 還有蝙蝠等飛行動物都是一種威脅.
其實, 風力發電的建造, 維護等技術要求都較高, 尤其是在海上的風車, 其費用也不是所有國家可以負擔. 還有另一個問題, 就是和太陽能一樣也會有停風的日子, 要保持電力的穩定, 依然需要燃煤電力去彌補不足. 相反, 若風力過大注入供電網時, 亦是一個考驗. 只因配合風力發電的其他電廠, 並不能即時調節電量, 讓電力過剩, 出現浪費. 縱使現有有技術能把剩餘電力轉為氫氣或乙醇等燃料, 但其系統還是成本高昂, 還需要數十年時間解決.
從長遠估計, 風能和太陽能的發展趨勢將會由集約式的大電力廠, 去到分散式的家庭式小型發電所. 只要在家的後院或天台有一個風車及蓄電電池就可以. 好似丹麥鼓勵當地居民組成合作社建造風車發電機, 其產生的電力, 扣去他們自用之後, 還可以送到公共電網賺錢; 而美國也有電力公司, 也有回饋電費的類似計劃, 讓每戶用戶都安裝一台風力發電風車實行自給自足, 閒時將電力輸到電網供其他人使用, 省下的電費, 幾年就可以收回那風車發電機的成本. 展望將來, 風力發電和太陽能一樣, 還有很大的發展空間.

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