Question

2008年1月2日我省第一个风力发电机组在三门峡落成．发电机组连同底座共重80t．中间的钢柱高61.5米．底部直径4米．与主机连在一起的3片“风叶”，每片长37.5米．面积约为20m²．
（1）风能是属于______（可再生或不可再生）能源．风力发电的主要优点为（两点）______
（2）发电机底座对地面的压强为多少？（g取10N/kg）
（3）若平均风速为6m/s，空气的密度为1.29kg/m³，则每秒钟吹到每个叶片上的空气的质量为多少？
（4）一期工程计划安装17台总功率为1500千瓦的风力发电机组．预计每年（按360天汁算）并网电量为多少千瓦时．与燃煤发电相比．每年可节约标准煤多少吨？（标准煤的热值为3×10⁷J/kg）

Answer

（1）由可再生能源与不可再生能源的分类要求来看，可以从自然界源源不断地得到的能源称之为可再生能源；一旦消耗就很难再生的能源称之为不可再生能源．
（2）此时发电机组对地面的压力就等于发电机组的重力，已知其接触面积，据公式P=计算即可；
（3）每秒钟吹过每个叶片上的空气看做一个长方体，据风速和时间可计算出空气在这段时间内所走的路程，而后据叶片的面积可计算成这段空气柱的体积，在据密度公式可以计算出这段时间吹过每个叶片的空气的质量．
（4）根据W=Pt求出预计每年并网的电量，由于燃烧煤所产生的热量与上面的发电量是相等的，故据公式Q=mq的变形公式可计算出每年可节约的煤的质量．
【解析】
（1）风能是可以从自然界源源不断地得到的能源，即为可再生能源，其优点是无污染、环保、节能、成本低等．
（2）此时发电机组对地面的压力：
F=G=mg=80000kg×10N/kg=800000N；
底座的面积：
S=πr2=3.14×（2m）2=12.56m2，
发电机组对地面的压强：
P===6.37×104Pa．
（3）在一秒钟内空气所走的路程是：S=6m；
此时该部分空气的体积为V=Sh=20m2×6m=120m3，
故此时吹过叶片的空气的质量是m=ρv=1.29kg/m3×120m3=154.8kg；
（4）预计每年并网的电量W=Pt=1500KW×360×24h=1.296×107KW•h，
∵Q放=W电=1.296×107KW•h=4.6656×1013J；
∴需要标准煤的质量：
m===1.5552×106kg=1555.2t．
答：（1）可再生，无污染、环保（合理即可）；
（2）发电机底座对地面的压强为6.37×104Pa；
（3）每秒钟吹到每个叶片上的空气的质量为154.8kg；
（4）每年可节约标准煤1555.2吨．