在农村交通方面也可以大力开发新的“充电站”行业,现在农村已经拥有大量的摩托车,解决农村的交通问题,但由于烧油的摩托车使用传统的化石能源生产的汽油,不但产生大量的有害气体,并且油价也越来越高,近期(08年6月)世界市场原油价格已经达到134美元,有预计说不远的将来将突破200美元,将来如果继续使用汽油、柴油,肯定是用不起也不可能长期使用下去的。
在城市已经有电动助力车、电动摩托车大量的涌现(包括大功率的电动摩托车陆续面世)“以电代油”解决了摩托车的能源问题,其实在农村利用风能更有优势,我们可以设想,在公路、集市等交通方便的地方立起这种低成本风力发电机,建立蓄电池更换站和充电站,利用我的这种风力机产生的大量的廉价的风电随时充好一批蓄电池,供应需要的摩托车更换,这比加油还快,换下的蓄电瓶再拿去充好,以备下一次更换,或者是有时间的话就地补充电能(蓄电瓶可以对蓄电瓶充电),据笔者调查,在农村也有大量的电动摩托车在使用,这样将有一个十分有前途的“风力充电”行业产生,可以长期的解决农村的交通用能源问题。
购买一台10-30千瓦风力发电机仅需要8万元左右,每天将产生100-300度电,可以给30-50个摩托车电瓶充电,每个摩托车电瓶收入5元,每天就有150-250元收入,每年有54750-91250元收入,两年就可以收回成本,而不再需要其它任何燃料,只要有风就有源源不断的电力产生,也就是有源源不断的收入,最多支付管理人员的工资和很少的维修费用(维修也仅是给叶片涂漆、更换发电机碳刷、给轴承上些油等花费很少的费用和工作),真正是取之不尽、用之不竭的财源,捷足先登者肯定会赚得盆满钵满,并且可以永远赚下去。
3、取代燃油时代的新农村风电
再进一步设想,如果能够将农业拖拉机等大型农机具都将现有的烧油的“发动机”方式更换成电瓶车的“烧电”方式(比如电瓶装载机的形式),我们姑且叫“电动拖拉机”吧,由于我们的这种风力发电机的功率都在几十到几百千瓦,本身产生的电量就很大,可以大量的对大型号、大容量的动力机械使用的蓄电瓶进行充电,保证满足需要,这种方式使用30-100千瓦的风力发电机机型就特别合适。
在拖拉机上将原先装发动机的地方更换成大型“蓄电池组”并装上“大功率电动机”,这样并不需要很高深的技术条件就解决了农业方面的长期的拖拉机用油量大的难题,由于拖拉机一般不会去很远的地方工作,就近使用,就近补充电能或者更换蓄电池都不存在太大的难题,我相信在经济效益杠杆的推动下,使用特别廉价的风电(尤其是我的这种制造成本特别低的风力发电机)提供大量的风电能源,彻底解决农村的大型机械用能问题,这并非是幻想,而是特别实在的一种可实现的技术方式,同时也告别了“化石能源”时代。
4、解决整个村庄的风电模式:
可以在一个村庄(假设为100户)竖立2-3台30-50千瓦风力发电机,向每户输送不稳定的风电(由于风能不可控制,所以直接发出的电能其电压、周波都是不稳定的),每户在家中安装一个变压充电器,为自己家装备的蓄电瓶充电,再通过自己准备的逆变器变成稳定的交流电,供自己使用,这种模式根据每个家庭的经济情况,可以装备一个蓄电瓶,只供照明看电视用;装备2只蓄电瓶,功率就大一些,可以带动电冰箱和洗衣机;如果装备4只蓄电瓶存储5度电左右,再经过3千瓦左右的逆变器输出3千瓦功率的电流,就可以实现利用电磁炉做饭的方式,既没有明火,也不冒烟,做饭快速方便比城里的天然气都好,还不排出一点二氧化碳,完全是一种真正的绿色能源,只要有风永不缺电,投资这个项目也是一个不错的选择。
大量的廉价风电将产生长期而环保的经济效益,以这种低成本的功率合适的风力发电机作为一个创新型的投资产业,将是一个长期而保险的投资选择,有目光的投资者将通过这种方式,在短期内(竖起塔架,装好设备仅需要1-2天时间,就可以投入正常运转)就能够得到收益,并且还有保护环境,改善生态的社会效益,何乐不为。
5其它方面的利用也是广泛的,比如利用海边的风能直接带动制冰机使用海水制冰,既可以供应渔船用冰,同时也将海水进行了淡化(制冰方式淡化海水),在北方的冬季可以带动“风锅炉”进行制热,给用户提供源源不断的热能。
我国已经在2006年1月1日起施行了《中华人民共和国可再生能源法》,我认为国家在这方面给我们指明了方向,明确了政府大力支持的政策,本人也希望有识之士大胆的投资。
这个类型的“风电充电站”“风力制冰站”“风力供热站”等行业,将会获得极大的经济回报和社会的好评。
毋庸置疑,风力发电机在国内的市场上将有几十亿到几百亿的市场需要,在国际市场上有几百亿到上千亿的市场需要,特别是我的这种“买得起、用的起”的低成本机型,不但制造容易,维修更是方便,由于是采用了社会拥有量巨大的汽车部件来制造,不但能够迅速的制造出来及时满足用户的需要,更有低成本、高质量的配件供应,有巨大而长期的经济和环保意义。
世界上的风力发电机的发展,在越来越明确的利用无污染的新能源方面进行“节能减排”保护地球的大环境的意识下,已经是人们的共识了,已经有了长足的发展,但是如何大幅度的降低其制造成本,一直是各国政府和科技工作者关注和探索的方向,国外的发展趋势是走大型化的方式,在降低成本方面当然已经取得了巨大的成功,但是大型风力机的巨大的投资和需要特定的大片地域做风电场,已经出现了问题,比如按目前的销售市场的1瓦10元的价格,2007年5月的钢材价格计算,1台2000千瓦(2兆瓦)的风力发电机需要2000万元左右人民币的投资,将是一个巨大的沉重负担,经济实力弱和资金没有几十亿的投资集团根本就投资不起,哪怕是有说不尽的好处,买不起才是最根本的硬道理。
另外大型风电场只能够采用“并网”的方式,局限性也很大,更需要占用大片的土地面积,这也是一个很难解决的问题,在地皮太贵的地方,即便有钱也不可能有大块的土地供这些超大型的机组使用,而我的这种中功率的千瓦级风力机可以避免占用大片土地,在房前屋后即可建立使用,也是有很大的比较优势的。
其实降低风力发电机的制造成本的方法并不是“只有华山一条路,以大为美、以大为准”,我认为我的这几个专利技术最大的特点就是利用世界上最发达的“汽车工业”的“标准部件”来制造最低成本的质量又特别好的风力发电机,在中功率风力发电机范围内(5-600千瓦范围),可以说已经找到了突破“风力机制造成本高的价格瓶径”的方法。
5、为什么能够做到低成本又高质量的技术关键简介:
(A):主轴承:它是承担整个风轮的转动的最关键的部件,在20年的使用期中(一般风机的设计标准)需要承受风霜雨雪、高温酷暑、沙尘盐雾等大自然的磨损和破坏,还要承受特大风的超大负载(风中的力量与风速之比是3次方的关系,即风速增大一倍力量增大八倍),按传统的方法制造一个这样的主轴承(10千瓦的)需要2万元左右,而我的这个技术方案是直接利用“130型汽车的后桥总成”,只要花1500-2000元就可以满足需要,并且来源广泛、配件易得。
主轴承是采用汽车后桥总成中的汽车轮毂承重轴承作为整个风轮的主轴承的,这种方式解决了主轴承的强度和寿命问题并且来源广泛配件易得,可以根据设计的风力机的功率大小采用不同规格型号的汽车后桥总成,如:1-9千瓦功率的风机可以采用微型小客货车的后桥总成(价格仅800余元),该总成正常承重30-40马力(22-29千瓦)完全可以承担9千瓦以下的风力机的需要,大型载重车的后桥总成可正常承重250-800马力,可以做200-600千瓦风力机的主轴承。
(B):变速器及传动系统:由于汽车后桥总成本身就带有“差速器”也就是一种特别的变速器,使用时只要将一端固定不让其转动,这时动力就从轮毂端的另一端传递到传动轴输出端,正常汽车的动力是从传动轴端向轮毂端传递,而使用在风力机中时则是相反的,同时轮毂端的转速与传动轴端的转速是不同的,一般的变比是1:3左右,所以在风力机中反向使用时正好是一个“增速变速器”,将风轮的比较缓慢的转速通过“差速器”逆向工作方式,变成较快的转速以满足发电机的需要。
传动杆的下部还是通过“万向节”的方式与下部的另一个汽车后桥总成的一端连接,我们的这种风力机是使用两个汽车后桥总成,即上部一个是回转体上,下部一个是立式安装在地面上,一则通过第二个后桥总成的“差速器”进行更进一步的增速,达到1:9左右,二则将动力的垂直方式再转换成水平方式,通过轴输出方式带动发电机或者是其它机械装置,相同的风力机使用同一型号的汽车后桥总成,所以在一般的风机上很难解决的“增速器”强度不够容易出故障的难题,在这里就轻而易举的解决了。
(C):单浆叶的特点说明:我们的这种风力机最显著的特点之一就是一个叶片加上一个平衡阻尼器的结构形式,虽然看起来不好看,但是却很好用,这是因为一个叶片可以大幅度的提风能利用系数,水平轴螺旋桨形式的风力机决定风能转换效率的核心是“周速比”即风轮叶尖速度与风速之比,这个比值越大则转换效率越高,其最大值是1:16,一般的风力机在实际运转中能够达到12-13就很不容易了。
作者:浙江日昇科技有限公司技术开发部高级工程师郑尔历
作者简介:
郑尔历:高级机电工程师,原甘肃省风能技术开发公司副经理,原安西县科委副主任;安西县能源办公室主任;安西县风能技术开发服务中心主任;现任浙江日昇科技有限公司技术开发部高级工程师。