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通常,我們在媒體上看到的風力發電機都安裝有三支葉片,這種結構佈局是風能發展中的主流形式。但在近百年求索之路上,風力發電機一度曾百花齊放。

三支葉片的風力發電機

尼古拉·特斯拉在讀《自然哲學神學》

近一個世紀後的2010年,美國一家公司聲稱他們找到了合適的材料,並對特斯拉的設計進行改進推出了原型機。其實,它並非完全沒有葉片,而是將葉片放置在了外殼中。外界的風經過整流進入內部,推動緊密排布的小葉片旋轉,帶動發電機。該公司註冊了相關專利,宣稱實現了最高的能量利用率,將推動風能產業發生巨大變革。但是當前該公司的網站已經消失,無法被訪問。

Solar Aero公司推出的無葉片風力機的原型機

基於“無葉片”這種簡單粗暴的思路,西班牙公司也推出了無葉片渦振器,獲得了歐盟的資助。不同於傳統的翼型產生升力原理,它利用“卡門渦街”使漩渦脫落的頻率接近於結構的固有頻率,產生共振(機械及建築要極力避免共振)晃動磁極,完成發電。這根形似“如意金箍棒”的形狀經過專門設計,在特定風速有優異效能,能夠適應城市中常見的風。但是缺陷是能量轉化率低,但它們受“尾流”影響小,可以實現密集排布。這種創新性風力機是一件將理論推向實際的劃時代作品,但它的振動使其材料磨損極其嚴重,缺乏商業化應用價值。

風柱無葉片風力機

藉助同樣的原理,另外一款無葉片風力發電機“薩芬尼亞”應運而生。但與“風柱”不同,它在桅杆的頂部還安裝有一個圓盤。它迎風時產生漩渦來回扭動,帶動活塞產生液壓力,之後透過液壓馬達和發電機進行發電。由於不需要齒輪部件,系統維護量小。據說這款產品的效率超過了極限值。這樣的說法令人感到懷疑,瞬間成為了輿論焦點。網友扒出了相關專利,表示這完全是一場騙局,呼籲民眾不要被謊言矇蔽了雙眼。

太陽花無葉片風力機

前面的風電系統還有運動的部件,而荷蘭的建築師設計的風力機只是一張靜態的網。它的外觀主體是一個矩形鋼架,架子裡放置了多根水平絕緣管,每根管上密集排布著噴嘴,透過電極產生帶電的水霧。隨著它們被風吹動形成電流。這個形似“電蚊拍”的系統已經有兩套投入了執行,荷蘭政府也準備在2020〜2025年間完成的“荷蘭風輪”建築專案中安裝這套風電系統。

滅蚊拍無葉片風力機

美國一家公司開發了一個大喇叭風力機,其最大特點是能夠充分利用0.44-0.88 m/s的微風。這套微風發電系統的頂端有數個集風口,能全方位捕捉流動的空氣。氣流進入系統內部後,沿途的管道會越來越窄,產生“文丘裡效應”(氣流經過變窄的管道會使流速增大),推動的發電機發電。2016年該發電系統被我國引進,並在河北衡水市某科技園開工建設。上年該公司宣佈破產,相關智慧財產權也在網上被公開拍賣。

大喇叭無葉片風力機

直到如今,民眾普遍認為風電是一個小眾邊緣產業,但風電在二十年間完成了蛻變,在我國能源體系中佔有近10%的比重,在不遠的將來這個比例將會持續走高。

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