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風力電機,這個東西現在可以說是越來越多。
過去乘坐火車去旅游,偶然在窗外看到風機,都要凝望欣賞一番,而現在一個小時的車程就不知道要看到多少風機,早已見慣不怪了。當然,風力電機增多是一件好事,這說明人類利用清潔能源的比例越來越高,文明發展與環境保護之間正在逐漸走向平衡。由此我又想到一個問題,既然風機在地球上如此好用,如果把它搬到其它星球上是不是也行呢?未來人類很有可能會成為一個星際物種,能夠在科技的加持下穿梭于不同星球之間。而人類的第一個旅居地很可能就是火星。
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火星是地球的鄰居,距離足夠近,而且相比于周邊其它的星球,火星還算是相對“宜居”了。
不過,人類要想在火星上居住,還是必須建造火星基地,而要讓火星基地平穩運行,電能是必不可少的。在火星上發電,哪種技術最優?當然是可控核聚變了,不過這個未來能源何時能夠變為現實,現在還不太好說,所以我們暫且將其排除在外。還有哪些發電方式可用?太陽能是一個。
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迄今為止,人類已經先后向火星派出了幾輛火星車,這些火星車在火星上執行探測任務,無一例外使用的全部都是太陽能供電。
但這只能應用于火星車,卻不太適合應用于火星基地之上。因為一個一人基地的用電量就可以達到火星車的1000倍以上,如果使用太陽能發電,那得鋪設大面積的太陽能板,而火星上的氣候條件又不是太好,風沙很大,大面積太陽能板的維護是個很大的問題。既然風沙大,那在地球上廣泛應用的風力發電會不會是火星的一個理想選擇呢?
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火星雖然與地球很近,又有一定相似,但畢竟差別還是挺大的,風力電機能不能在火星上用,還是得經過科學的對比分析才行。
一臺風力電機的理論功率與四個因素密切相關,即風力電機的功率系數、大氣密度、風速和風力電機的葉片長度。風力電機的功率系數就是指風力電機將風能轉化為電能的效率,該數值并不因環境的改變而變化,所以無論是在地球上,還是在火星上,都是一樣的。第二個因素是大氣密度,這一點地球和火星的差距就比較大了,因為火星的大氣密度只有地球的1/60左右。
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這意味著在火星上建造60臺風機,才能產生地球上一臺風機的效果?
的確如此,不過別急,因為還有其他條件,比如風速。在科幻電影中,我們看到的火星永遠都是風沙漫天,這使我們誤以為火星上的風速很快,而實際上火星上的風速與地球差不多,快也只是快一點。不過風力電機的功率與風速的立方成正比,所以風速快一點就能產生不小的優勢,但仍然不足以彌補大氣密度過低帶來的劣勢。
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既然如此,要想讓風機在火星上達到如地球上一般的效果,就只剩下最后一個因素了,那就是風機的葉片長度。
在地球上,我們沒有辦法把風機的葉片做得太長,因為過長的葉片會因重力作用而變形,這對于葉片的結構強度是一個挑戰。但在一蹦老高的火星上就不同了,火星的重力只有地球的0.4倍,所以把葉片長度提升2-3倍,完全沒有問題。此外,地球上的風機多是用玻璃纖維制造的,如果把玻璃纖維換成更輕的碳纖維,葉片長度甚至可以做到地球的5-8倍,這樣算下來,差不多就能達到等同于地球上的風機功率了。由此可見,風力發電完全可以成為未來火星基地的一個供電方案。
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