風箏發電的科學原理是什麼

放風箏和發電似乎是風馬牛不相及的事,但是現在有很多的科學家都會利用放風箏來發電。下面是本站小編爲你精心推薦的風箏發電科學原理,希望對您有所幫助。

風箏發電的科學原理是什麼

  風箏發電的科學原理

風箏藉助風力發電的原理很簡單。放風箏時,風箏的平面幾乎垂直於風向,從而產生了最大的上升拉力,這種拉力就作用在放風箏的繩索上。風箏的繩索拉動固定在地面上的轉盤(捲揚機)上,使之轉動,再由轉盤帶動發電機,當發電機轉動時,便能發出電來。

能發電的風箏當然不是我們在公園裏常見的“娛樂型”風箏。這些發電風箏通常面積大、重量輕、抗風力強,風箏面採用高強度輕質材料製成。放飛這些發電風箏,當然也不再是靠人的雙手,而是要通過專門的設備來進行。所以,風箏上還需要安裝多種傳感器,以便控制風箏的高度、風箏平面的傾角等。

風箏在受風力作用上升的過程中,拖動地面上的捲揚機發電。當它升到一定高度後,就需要收回並重新放飛。這時,控制器控制風箏的平面,使之幾乎平行於氣流方向,這樣,風箏返回的阻力最小。由於風箏發電只有在風箏上升時才能做功發電,收回時並不做功,因此,單個風箏發電是間歇性的。可以用兩個風箏帶動同一臺發電機,當其中一個風箏升空做功發電時,另一個風箏是逆程返回,兩個風箏輪流工作,就能使發電機處於持續發電的狀態了。

風箏藉助風力發電的成本很低,據估計只是平均發電成本的1/30,因此是很有前途的一種發電新方式。

  風箏發電機原理

風箏風力發電機的工作原理很簡單:風箏在風力作用下,帶動固定在地面的旋轉木馬式的轉盤,轉盤在磁場中旋轉而產生電能。對於每個風箏而言,轉盤都會放開一對高阻電纜,控制方向和角度。風箏並非是我們在公園常見的那種類型,而是類似於風箏牽引衝浪的類型———重量輕、抵抗力超強、可升至2000米的高空。支持者稱,這種旋轉木馬發動機的其他組件加起來的成本也只有36萬歐元,而且只需要有限的空間。據他們估計,即便直徑只有320英尺(100米),風箏風力發電機也可產生5億瓦的能量。對巨杉自動控制公司而言,幸運的是,該公司員工可將它們帶回家仔細研究。這家公司的核心產業是傳感器設計和工業自動化裝置。R&D負責人馬西莫·伊波利托受其懸掛式滑翔和風箏牽引衝浪等週末愛好的激發,開始琢磨一種特殊的風力發電裝置概念,最終風箏風力發電機誕生了。

  風箏中的作用

①古老的風箏,已經不僅僅是娛樂玩具,在科學技術高度發達的今天,風箏同樣在爲人類作貢獻!

②風箏又名紙鳶(yuān一種兇猛的鳥)、紙鷂(yào雀鷹),最早發源於中國,至今已有2000多年歷史。據說巧匠魯班就曾“削竹爲鵲,成而飛之”,應當說這是風箏的前身。五代時期的李鄴,曾在宮中以線放紙鳶爲遊戲,又別出心裁地在鳶的頭部安裝竹笛,風入竹哨,發出像古箏一樣的響聲,因此得名“風箏”。英國著名學者李約瑟把風箏列爲中華民族的重大科學發明之一。美國華盛頓國家航空和空間博物館中有一塊說明牌上也醒目地寫着:“最早的飛行器是中國的風箏和火箭。”

③風箏的發明,對科學技術的發展產生了深刻的啓示:1749年,美國一位名叫威爾遜的天文學家,研製成世界上第一臺空中試驗儀。他用6只風箏將天文儀器吊到700多米的高空中進行科學試驗,第一次測到了大氣的溫度,並取得了一些重要的理論數據,推動了天文學的發展。1752年,美國科學家富蘭克林曾用風箏掛上一隻鐵鑰匙,在雷電交加時,把風箏送上天,引來雷電,從而證明了雷電也是一種放電現象,避雷針也由此發明。1804年,英國的喬治格雷爵士用兩隻風箏作機翼,研製出了一架5英尺的滑翔機。1894年,英國科學家設計了一隻供戰場觀察的軍用風箏,其作用猶如當今的衛星電視轉播……

④最近,科學家提出了利用風箏發電的新方法。據估計,風箏風力發電機獲得每千度電的成本僅有1.5歐元。而歐洲國家每千度電的發電成本平均爲43歐元,風箏風力發電機的成本僅是後者的三十分之一。

⑤據報道,俄羅斯物理學家在這方面作過探索。他們將50個巨大的`風箏,放到空中從上至下排成一串,看上去就像一架通天的梯子。每個風箏伸展開來足有足球場那麼大。而牽扯這些風箏的繩索約有6000米長,路燈杆那麼粗。假如風箏所在高度的風力不足的話,人們還可以放鬆繩索使風箏升高。意大利科研人員計劃建造發電能力在幾兆千瓦範圍的大型設備,並在計算機上成功地進行了模擬計算。設想的風箏發電裝置,在風力作用下能夠帶動固定在地面的旋轉木馬式的轉盤,轉盤在磁場中旋轉而產生電能。這種風箏重量輕,抵抗力超強,可升至2000米的高空。一個直徑1000米的巨輪便可以提供250兆瓦的發電能力。這將是第一臺發電能力和常規電站不相上下的可再生能源發電設備。

⑥此外,科學家還設計建造家用式的高空風力發電設備。房主可以把這樣的設備安裝在自家房頂上,或許還可以替代太陽能電池。這些小型風箏梯子只需100米或者200米高,就可以足夠爲一戶人家提供幾千瓦的電力。

⑦當今,風箏在科學試驗和工農業生產上的應用更爲廣泛。利用風箏作海洋救生工具;利用風箏牽引船隻;利用風箏傳遞信件;在風箏上安裝無線控制照相機,進行空中攝影;在風箏上安裝噴水器,噴灑懸崖上的植物……這些應用極大地方便了人類的生活。