風能：空氣的流動產生的能量
風能：空氣的流動產生的能量
無論中外和古今，不知有多少人曾經讚歎風的美妙，細緻述說風的優雅，更不知在多少個文藝作品中對風都有過華麗、雅緻和優美的描寫。殊不知，風亦是能源。
一、風能，具有神奇的色彩
我曾經賦詩一首，題目是《盼春風》，現與讀者分享如下。
冬至寒風吹舞絮，
落滿巷街頭。
莫道人間萬事休，
默語對車流。
誰說今朝風不好，
雪過又春秋。
期有風光耀五洲，
歡替萬民愁。
當然，上述這首詩詞，並非真正描寫風能，但可以說明風之力和風之美。
風，乃在地球上發生的神奇現象，當萬物被風吹動的時候，一切便都被賦予了生命的特徵，人們可以在風中深刻地感受到那種濃厚的生命氣息。
楚人宋玉在《風賦》中說：“風者，天地之氣，溥暢而至，不擇貴賤高下而加焉”。
中國古人描寫的這段話，文字優美，內涵深厚，韻味濃重，辭賦優雅，情懷浪漫，或許就是對風的最好詮釋吧。
對於風來說，或許最有靈性，或許最有韻味，也許最能令人感悟。
“風聲雨聲生讀書聲，聲聲入耳”，其實我認為，聽風不宜用耳，聽風需要用心，唯有用心聽風，方能真正理解風聲、風語、風雅和風韻。
從科學思維來看，風能來自於空氣的流動。
如果沒有空氣，那麼就沒有風的流動，而如果沒有空氣的流動，那麼就沒有流動產生的動能，也就沒有所謂的風能。
空氣因流動而產生了動能，而將動能轉化為機械能，再將機械能轉化為電能，這就是目前我們人類利用風能的最主要方式。
從能量的最終來源上看，風能其實也是太陽能的一種轉化形式。
風，是地球球上的一種自然現象，形成於空氣的流動，來緣於太陽的輻射熱。
每天清晨，太陽昇起，太陽光普照大地，光線從上而下照射到大氣層，並使之升溫，大地一片暖融融，這是地球上每天的常態，人們習以為常，也是基本常識。
那麼太陽光如何導致風的現象呢？我們必須科學地理解。
由於地球的運動，比如自轉和公轉，太陽光的輻射造成了地球表面上的各部分產生了受熱的不均勻情況，進而導致大氣的溫差發生了變化，而由於大氣溫差的變化，或高或低，便引起大氣層中的壓力分佈出現了不平衡。
由於大氣層中出現壓力的分佈不平衡，因此在水平氣壓梯度的作用下，空氣便沿著水平方向流動而形成了風，而且風有一定的質量和速度，並且有一定的溫度，由此便具有了能量，這便是風能產生的機理。
二、人類很早便開始利用風能
風能利用，也是人類文明演變的見證。
1.
風車是人類利用風能的重大發明
說到風，說到風能，人們自然會想到風車。
風車，富有浪漫色彩，是人類利用風能最為原始的方式，一幅幅古代人類在綠水青山的原野中風車轉動的美麗畫卷時時映入我的眼簾，讓我充滿著無限的思考和遐想，多麼自然、和諧和富有詩情畫意。
風車是一種不需
燃料
、以
風
作為
能源
的
動力機械
，現代社會的風能發電機械其實也是古代風車的科學演進，基本的機械原理沒有發生改變。
在古代，風車起步於水上航行的船帆，這是人類利用風能最為原始的方式，也演繹了人類社會的聰明才智，也是人類文明不斷進步的寫照。
上述這種原始的風車具有六到八個蓬，就像帆船上樹立那樣的篷一樣，將這些蓬安置在一根垂直軸的四周，當受到風力的吹動之時，便不斷地像
走馬燈
那樣，繞著軸而轉動起來，因此也叫“走馬燈式”的風車。
不過走馬燈式的風車效率比較低，後來逐漸被其他風車機械所取代，比如逐步被具有水平轉動軸的木質布蓬的風車等機械取代，而且名字根據機械形狀不同而稱為“
立式風車
”
和“自動旋翼風車”等等。
2.
中東利用風車最早
根據考證，在公元前7世紀，中東地區的
敘利亞
，建造了第一批風車。
中東這個地區風力資源比較豐富，經常有強風颳起，而且風的流向也比較穩定，風的流向幾乎總是朝著相同的方向，這為當時建造風車提供了便利條件。
古代中東建造的風車有些特別，看上去與現在人們看到的風車存在差別。
當時，中東人建造風車風格有些怪異，有豎式軸，在軸上垂直排列著翼，這與旋轉木馬裝置上排列著的木馬很相似。
3.
歐洲風車富有深遠韻味
公元12世紀以後，風車在歐洲迅速發展。
歐洲人，富有創新思維，富有科學思想，他們透過建造了許多風車（或者叫
風力發動機
），比較早地開始利用
風能
，比如利用風車來灌溉、提水、供暖和航運等。
在歐洲，荷蘭建造風車和利用風能的歷史最為悠久。
風車象徵著荷蘭的民族文化，象徵著荷蘭人對天空的熱愛，也象徵著荷蘭人童話般的幸福，這正如歐洲一直流傳的一句名言：“上帝創造了人，荷蘭風車創造了陸地”。
在歐洲風車歷史上，除了荷蘭具有歷史意義之外，另外一個國家便是西班牙。
西班牙曾經也是歐洲大國，歷經輝煌，古代的西班牙，人們在多風的山地上建起一座座風車，象徵著這個國家農業興旺和輝煌的歷史。
直到如今，在西班牙還隨處可見富有古韻風味的風車，只不過這些風車已經成為西班牙的歷史和文化古蹟，早已失去了歷史上曾經有過的功效。
可以這麼說，在歐洲，風車不僅僅只是一道亮麗的風景線，其實也是歐洲人的一種精神象徵，更是歐洲人的一種圖騰的崇拜。
歐洲人利用風車可以讓我們深度思考過去、現在和未來，或許也是當今歐洲人更加重視環境保護、在應對氣候變化領域引領全球潮流的重要原因之一。
有人說，歐洲人建造風車的歷史源於中東，由於歷史上爆發了歐洲人的十字軍東征，一些參加東征的歐洲士兵將中東風車建造的資訊和技術帶回到歐洲。
當然，也有人說，由於歐洲人的風車設計風格與敘利亞的風車設計風格差異性十分大，因此歐洲的風車是歐洲人獨立發明的技術，不存在來自於中東的舶來品之說。
不過，我認為這種爭論或深究其實沒有任何實際意義，這些成就都是人類所為。
無論是中東還是歐洲，都是人類聚居地區域，應該說，風車是古代人類智慧的結晶和人類文明進步的產物。
4.
中國風車充滿夢幻的色彩
大約在2000多年前，
中國
便開始利用風車，比如利用風車來提水、灌溉和碾磨穀物等，可見中國古人已經充滿智慧。
追溯歷史的痕跡，中國的風車建造和風能利用開始於周，起源於姜子牙發明和建造了“八卦風輪”，其用途在於“鎮妖降魔”。
而在民間，風車則代表著喜慶和吉祥。
因此，在古代中國，風車又叫“吉祥輪”，也叫“四季平安符”。
在明清時期，作為吉祥物的風車甚為流行。
尤其是在北京，風車這玩意兒看似很不起眼兒，但是每到春節，滿大街都可以瞧得見各式各樣的風車，被稱為北京的古老象徵之一。
這種吉祥風車用高粱稈、膠泥瓣兒和彩紙紮成，小輪旋轉意味著祈禱風調雨順，小鼓聲音蘊涵著和諧之音，紅黃綠的彩條代表著陽光、大地和藍天，真可謂蘊意深刻。
三、風能優勢明顯
人們對空氣可能司空見慣，甚至平時對其想象不多，不過風能其實就是空氣流動的動能，而風能的大小取決於風速大小，當然也取決於空氣密度。
風能的密度是一個學術術語，談起來可能比較抽象，甚至可能無法說清楚。
那麼風能的密度是指什麼呢？它是指單位迎風的面積可以獲得的風的功率，功率大小代表著可以提供能量的大小，功率越大，能量越大。
那麼如何衡量風的功率呢？利用數學思維，風的功率大小與風速的三次方成正比關係，也與空氣的密度成正比關係。
也就是說，在一定的空氣密度下，如果空氣流速越快，那麼風的動能就越大。
有空氣，就有可能有空氣流動，有空氣流動，便有了風。
當然，如果沒有風，那麼便沒有風能，這個道理很清晰。
另外，有風也未必可以利用風能，關鍵是風能的密度大小和利用技術，如果風能的密度過低，那麼風能便在技術或經濟上沒有利用價值。
同樣，如果空氣稀薄，而且密度過小，那麼即使風的流速很高，風能的功率也肯定很小，風能開發和利用的價值也不大。
在風能利用早期，風能往往被使用在有大規模風力的農場和一些供電被隔絕的偏遠地區，為當地民眾的生活和經濟發展做出了巨大貢獻。
風能資源也是風能開發和利用的重要指標，也是一個衡量風能規模大小的關鍵指標，這個指標的大小取決於風能的密度高低，也取決於可以利用的風能年累積的小時數。
人類開發和利用風能，是由科技進步或科技創新而產生的綜合性的工程技術，也就是透過風力機的作用，將風的動能轉化成機械能，比如風車的利用，或者將風的動能轉化為機械能，再將機械能轉化為電能，比如風力發電。
人類走到今天，風能利用已經不僅僅是風車那麼簡單，而最重要的風能領域便是利用風能來發電，也就是用風車將風的動能轉化為旋轉的動能。
風能發電的原理其實也很簡單，基本過程就是用旋轉的風力動能來推動發電機的運轉，透過發電機的運轉產生電力。
具體方法是透過傳動軸的作用，由風力推動轉子（由以空氣動力推動的扇葉組成）旋轉，再將轉子的旋轉動力傳送至發電機，由發電機運轉產生電力。
查閱百度百科，根據科學推算，太陽輻射到地球的光能大約有2%轉變成風能。
風能，存在於地球表面的一定範圍內，分佈廣，無汙染，少二氧化碳排放，可再生，取之不盡，用之不竭，優勢十分突出。
但是，風能客觀上也存在明顯的劣勢，首先它的能量密度比較低，大約只相當於水能的1/800
，其次它受到天氣、地域和季節等因素的直接影響，能量具有不穩定性。
目前，全球風力發電作為目前最有競爭力的戰略新興產業之一，正在飛速發展。
風電行業主要包括兩類：陸上發電和海上發電。
整體來看，海上風電相比陸上風電更為綠色環保，而且效用高。
對於風電發展來說，可能對於某些區域更有意義和價值。
比如，有些沿海島嶼遠離陸地，有些邊遠山區交通不便，有些草原牧場地廣人稀，有些農村或邊疆遠離電網或與電網難以連線，風能發電便可大有作為，可以作為解決當地生產和生活所需電力的可靠途徑。
隨著風電技術的與時並進，像是機組大型化、高塔筒和長葉片等技術趨勢，風電行業步入成熟、穩定的工業化發展軌道只是時間問題。
風能在一定的技術和經濟條件下，可以作為一種重要能源，至少在一些特殊區域內，可以作為能源體系中的重要補充能源或輔助能源。
人類為應對氣候變化，加速能源轉型，不斷推進能源替代，大力發展風能等非化石能源發展，因此風能在未來具有巨大的發展潛力，對於人類文明演進具有重大意義。
