24.请阅读《风能及其利用》回答问题。风能及其利用
风具有能量吗?“八月秋高风怒号,卷我屋上三重茅。”很久以前我们的祖先就用诗句描述了风可以推动物体,具有对外做功的本领。风能是空气流动产生的动能。动能是人类很早就认识的一种能量形式。你知道风能在人类的生活和生产中有哪些应用吗?
我国风能资源丰富,立轴大风车及其驱动的龙骨水车(广泛应用不晚于12世纪)是体型巨大,结构复杂的风力提水机械,曾应用于农田灌溉和制盐生产(图1为现代仿制立轴大风车及龙骨水车)。立轴大风车最为特别之处在于风帆的自动调节功能,它巧妙地借助了中国式船帆的结构与操控方式,当风帆转到顺风一边,它自动与风向垂直,受风面积最大;当风帆转到逆风一边时,就自动与风向平行,所受阻力最小。风帆升起后,不论风向如何,风车可以接受360度任何方向的来风,使风吹动风帆转动起来,进一步驱动龙骨水车向上提水,操控运行便捷,灵活。
风能资源不同于化石燃料,风能是可再生无污染的清洁能源。在当今能源短缺情况下,开发风力发电满足能源需求得到重视(图2为风力发电机)。
风力发电是通过一定的装置,将风能转变成机械能,再将机械能转变为电能。如图3所示为某风力发电机结构示意图,它的原理是利用风力带动风车的旋转器(叶片)旋转,再通过增速机将旋转速度提升到发电机的额定转速,又通过调速机构使其转速保持稳定,然后连接到发电机上发电,发电机利用电磁铁将动能转化为电能。
依据目前的风力发电技术,大约3m/s的微风速度即开始发电。太小的风速不能利用,风力机能正常工作的风速一般为3~22m/s,超风速时,风力机自动闭锁据测定,一台55kW的风力发电机组,当风速为9.5m/s时,机组的输出功率为55kW;风速为8m/s时,功率为38kW;风速为6m/s时,功率只有16kW;风速为5m/s时,功率仅为9.5kW。我国的风力资源极为丰富,许多地区的平均风速都在3m/s以上,特别是东北、西北、西南地区和沿海岛屿,平均风速更大,适宜发展风力发电。风力发电的优点很多:清洁,环境效益好;可再生,永不枯竭;基建周期短;装机规模灵活。但也有一些不可回避的问题,如噪声大,占用土地多,不稳定不可控,影响鸟类生存等。
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)立轴风车及其驱动的龙骨水车风力提水机械工作过程中,风吹动风帆转动起来,进一步驱动龙骨水车向上提水,水被提到高处后,实现了风的
(选填“动能”或“势能”)向水的势能的转换。
(2)风力发电机工作时,有多种形式的能量转移或转化,请举出一例。
(3)一位同学认为:对于同一台风力发电机组而言,任何风速情况下,风速越大,机组输出的功率越大。请写出你是否同意这位同学的说法,同时简述你的理由。