风车和风力涡轮机:有什么区别?

风车和风力涡轮机在结构和用途上是不同的，尽管许多人交替使用这两个术语。风车是一项非常古老的技术，它利用风将谷物磨成面粉，驱动机器，或输送水。风力涡轮机通过转动涡轮将风能转化为电能。

风车是如何工作的?

风车不产生电能，而是使用机械能——原来是在磨粉机里磨谷物的。垂直风车，在美国或荷兰的乡村很常见，使用帆布或木头制成的帆沿水平轴旋转。

从那里，转动力(扭矩)通过齿轮转动磨石。这允许了一系列的用途，如研磨谷物，驱动轴泵水，运行往复锯，和生产纸浆

风车的历史

风车可以追溯到古代，但它们第一次被证实出现是在9世纪的波斯，也就是现在的伊朗。在随后的几个世纪里，随着伊斯兰教的传播，风车传遍了欧亚大陆。

到17世纪早期，在荷兰、英国和北欧的大部分地区，人们可以发现风车用于抽水和碾磨谷物。在这些地方，与驱动水轮的河流不同，风不会结冰。从那里，风车传到了北美。早在1662年，一座风车就在曼哈顿脚下碾磨谷物。

从19世纪开始，风车使美国的农业得以发展美国大平原和澳大利亚内陆地区可能的。它们曾是美国农村的中流砥柱，直到20世纪30年代达到顶峰，当时新政的农村电气化大部分取代了它们。甚至荷兰历史悠久的风车也被遗弃了，保存下来主要是为了旅游。

风力涡轮机是如何工作的?

涡轮是一种通过旋转凸轮轴发电的机器。凸轮轴在磁场中来回传递导线，产生电流。

涡轮机并不是专门用于风能:它们被用于热电厂(例如，核能、煤炭和天然气)发电，这些电厂烧开水，使涡轮机旋转，使其变成蒸汽。水力发电站利用重力(下落的水)转动涡轮机发电。

同样,风力涡轮机利用叶片的旋转力(有时称为风帆或叶片)附在凸轮轴上，使涡轮机旋转。

风力涡轮机的历史

第一台用于发电的风力涡轮机可追溯到1887年——仅在托马斯·爱迪生开发出第一个燃煤发电站5年之后。苏格兰教授詹姆斯·布莱思(James Blyth)建造了一台风力涡轮机，将电能储存在电池中，为他的家提供照明。在1895年,保罗•拉场地丹麦的一名男子创造了第一个风力涡轮机驱动的发电厂，为当地的一个村庄提供电力。到1900年，丹麦有2500台风力涡轮机。今天，丹麦再次成为一个风能技术强国．

作为可再生风能的先驱者，詹姆斯·布莱斯在接下来的十年里一直在推广风能，谴责使用天然气为家庭照明的低效，称煤炭驱动的蒸汽机是“浪费的中间商”。在煤炭价格低廉但人力成本高昂的英国，中间商占了上风。接下来的一年，随着风力发电未能与廉价的煤炭和石油竞争，它进入了北美，这个故事再次上演。

长度

自2000年以来，风力涡轮机叶片的长度逐年增加。更长的叶片产生更多的电力，就像10速自行车上更大的前轮链产生更多的电力一样。三个回合100多米的刀片可以给特斯拉Model 3充满电。

较长的叶片也能从更大的区域捕获风:叶片长度翻倍，旋转时覆盖的面积就会翻四倍。这意味着叶片的每一次转动都能捕获更多的风能——考虑到风的间歇性和气候变化引起的风模式变化，这是一个重要因素。更长的叶片也减少了每个风电场所需的叶片数量，降低了成本。

2022年6月,西门子Gamesa公司承包苏格兰海上风电场生产迄今为止最长的叶片:60个叶片长108米(354英尺)的风力涡轮机，比一个美式足球场的长度还短2码。这种三叶片涡轮机的每一个叶片能够产生足够的电力，平均为800个美国家庭提供电力。然而，这一世界纪录不会持续太久。

高度

为了适应更长的叶片，风力涡轮机塔增加了高度。这也提高了它们的效率，因为一般来说，塔越高，可捕获的风能就越多。由于地面摩擦更小，空气密度更低，风在更高的高度更强。

到2022年年中，最高的风力涡轮机达到280米(918.6英尺)。(相比之下，纽约帝国大厦高443.2米(1454英尺)，包括它的天线。)在世界各地，最高的塔通常位于离岸数英里的地方，远离陆地，那里的风往往更强。

风力涡轮机与野生动物

动物爱好者可能想知道在哪里候鸟和蝙蝠加入到关于风车和风力涡轮机的对话中。相比现代的高速风力涡轮机，传统的风车在今天显得不那么令人担忧。

更长的涡轮叶片扫过更大的区域会增加鸟和蝙蝠相撞的几率吗?还是叶片旋转速度越慢碰撞越少?

为了衡量对迁徙野生动物的影响，需要考虑死亡率、风电场的位置和迁徙模式。根据加州的一项研究，更大的叶片对蝙蝠和鸟类的死亡率没有影响:在更小的足迹上产生的更大的能量抵消了每个涡轮机更高的死亡率。

然而，日本最近的一项研究发现，较长的涡轮叶片减少了每兆瓦能量产生的鸟类碰撞次数。

对不同地点(鸟类迁徙路线内外)的风电场进行更广泛的比较研究可能会提供更明确的答案。但是值得记住的是头号威胁对鸟类来说，今天是气候变化，和适当的风力发电场选址在保护野生动物方面比涡轮机的大小更重要。

关键的不同点

历史上，风车被用于单个场地的小规模、低技术操作，即磨磨机、电锯、纸浆木材和其他需要机械能但不一定需要电力的功能。

相比之下，风力涡轮机倾向于为电网提供大规模的电力，供场外使用。和大多数发电厂一样，它们位于偏远地区，无论是陆上还是海上，向数英里外的主要城市用户输送电力。

但就像太阳能可以扩大规模，以适应个人房主和公用事业规模的发电厂的需求一样，风能也可以。”分布式风力资源是适用于单个电力客户的小型风力涡轮机，如寻求抵消自身用电量的奶牛场，或寻求使用清洁能源脱离电网生活的零净值房主。事实上,很多方法去收获风的力量。