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風能是太陽能的一種間接形式，因為風主要是由太陽對地殼的不均勻加熱產生的。在風力渦輪機的幫助下，可以利用風的動能來生產。

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風力發電廠工作原理

當自由風流與渦輪轉子相互作用時，它將部分動能傳遞給轉子，因此其速度降低。這種動能的差異轉化為機械能。這是風力發電廠的基本工作原理。

總風力等于風流的傳入動能。它可以表示為：

總風力，Pt= (ρACi3)/2

其中，ρ = 空氣密度 (kg/m 3 )

A = 轉子掃過面積 = πr 2 (r = 葉片半徑，單位為米)

C i = 來風速度（以 m/s 為單位）。

空氣的密度 (ρ) 有點復雜，因為它取決于理想空氣的定義、溫度、海拔高度和水蒸氣含量。它在海平面和室溫下約為 1.2 kg/m 3 ，對于我們的目的而言，這個值足夠準確。

從上式可以看出，風流的總功率與來風速度的立方、空氣密度和轉子掃過面積成正比。因此，風速的任何小幅增加都會使已開發的風力發電量顯著增加。

水平軸風力發電機

水平軸風力渦輪發電機正在世界各地成功使用。螺旋槳式風力發電機的主要部件如圖所示。

通常，它具有由高密度玻璃纖維增強塑料制成的三個葉片中的兩個。轉子直徑范圍為 2 至 25 m?，F代轉子的直徑可能高達 100 m。轉子葉片組裝在輪轂上。

帶有電氣控制裝置的輪轂、制動器、變速箱、發電機都裝在一個叫做機艙的盒子里。

如果風速超過設計速度，則提供電磁制動器以自動應用制動器。

整個系統安裝在塔頂。它旨在承受暴風雨期間的風荷載。

還提供了一個偏航控制機構以圍繞垂直軸調整機艙以使其保持面向風。由風向傳感器操作的伺服機構控制機艙，使渦輪葉片始終朝向與風垂直的方向，以獲得最大的風流面積。

自動控制葉片的槳距（0 o到 30 o ）以提供順槳動作。從而調整風力渦輪機軸的功率和速度以匹配發電機速度及其電力輸出。俯仰控制機構調整俯仰以獲得最佳性能。

風能通過航空渦輪機轉化為機械能。這種機械動力通過齒輪傳遞到發電機以提高其速度。由于轉子速度較低，因此需要齒輪系統來匹配發電機的同步速度。

由于風速的波動，不可能從風車獲得固定頻率的電源。為了克服這個問題，在 50 或 60 Hz 的 PWM 逆變器的幫助下，將三相發電機的輸出整流并轉換為交流電。

風力發電廠選址

眾所周知，來自自由風流的總風力隨著風速的立方而增加，因此，風力發電廠的位置應該非常謹慎。風能可用于風速在 8 至 40 公里/小時范圍內相當高的地方。

這樣的風速在沿海的高海拔和丘陵地形中是可用的。選擇風能轉換系統 (WECS) 場地的一些重要標準如下：

WECS 應位于全年可用的高平均風速在 6 m/s 至 30 m/s 范圍內的地方。

WECS 必須遠離城市和森林，因為建筑物和森林可以抵抗風。

由于風速隨高度增加，因此必須在多個高度測量風速。

塔的設計必須足以承受安裝區域最近幾年觀察到的最大風速。

風力發電廠的優缺點

好處

它是一種免費且取之不盡的能源。

它是一種清潔、無污染的能源。

它的維護成本低。

它的發電成本低（約 2.25 盧比/千瓦時）。

缺點

目前風電場的資金成本很高。大約是盧比。3.5 千萬/兆瓦。

風能在自然界中波動很大。由于這些波動，設計風能系統非常困難。這個問題還需要提供合適的存儲設備來保證持續供電。

暴風雨期間風速的巨大變化可能會損壞風車。

該系統的效率在 35% 到 44% 的范圍內。

風車會造成聲音污染。幾公里外都能聽到一個大型單位的聲音。

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