龙拾柴,风的传说

2016年春节前天气尤其的冷,即使身处在南国,也能感受到年少时家乡的隆冬感觉。春节前的那个月,我将家搬入到现在居住的叫做山庄的小区,为的是给小儿一个优美的怡人的自然环境,但与树、山、花一起的还有风。在这个尤其寒冷的冬天,窗外总是呼呼的风声作响,我笑自己住的是真正的呼啸山庄。

人言每逢佳节倍思亲,我却是在寒冷的风吹过的时候,会想起已经去世的奶奶。儿时,家乡进入冬天时节,总会刮起凛冽的北风,看着他卷起树叶,刮断树枝,奶奶就会喃喃自语:龙拾柴啦,天要冷啦。我问奶奶什么是龙拾柴。天要冷了,龙王爷要收拾一些柴火好过冬取暖,所以就会刮起这叫做龙拾柴的风。我多年没有见过家乡的龙拾柴了,如同我多年也没有见过我的奶奶了。

如今我的小儿正两岁有余,睡前我给他讲故事时,窗外风声呼啸,他小小的人就紧张起来,害怕这不知缘由的声响。我就跟他说:“不怕不怕,这是龙王爷打喷嚏呢。龙王爷打喷嚏就会刮风下雨。”为了让小儿有形象的认识,我还找来西游记里朱紫国巧行医,孙悟空邀请龙王来打喷嚏助雨的片段。此后,窗外风雨声大作时,小儿就镇定许多,认真的跟我说:“龙王爷打喷嚏了。”我还不想告诉小儿,空气流动产生了风,就好像即使回到当年,我也不会跟奶奶说一样。

风起时,想起奶奶想起小儿,会感慨传说的魅力。其实我们祖辈流传下来的关于风的传说有许多,远远不只龙拾柴。最早的传说应该算是风伯即风神,能掌八方消息通五运之气候,受到历代君王虔诚的祭拜。但与一般传说中的神明不同的是,由于飓风等的危害,风神也会被视为凶神,传说中最后被黄帝降伏才得以行其掌风的司职。从我们祖先对风神的这种敬与恨的矛盾中,也能体会到我们人类对于风——这大自然中神奇力量的肯定和无奈,捕风行动从古到今从未停止。

现代的我们明了没有风神也没有龙王,风就是空气产生的透明能源,真正能够实现捕风的也不是黄帝,而是形形色色的风车。风车不是堂吉诃德里的庞然怪物,他们可以把风捕获转化为动力帮助人们提水和提重物,他们也可以站成最美的风景,当然现在最重要的是他们可以把风捕获转化为电能。

我们熟悉的应该是水平轴风力发电机,即风轮、主轴、增速箱、发电机等组成的能量驱动装置呈水平方向。

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广州能源所园区里的小型水平轴风力发电机

这种风力发电机是我们风能研究者研究的最多、技术也相对成熟,风能利用效率较高的一种风车。我国最大的风力发电厂新疆达坂城风力发电厂主要是由水平轴风力发电机组成。水平轴风力发电机的叶片需要对风才能转动,因此风车需要装有调向装置。而且水平轴风力发电机属于大型发电装置,对于安装的地点还有气候条件等要求都比较多。

20世纪70年代以来,各国风能研究专家开始关注垂直轴风力发电机,顾名思义,垂直轴风力发电机的能量驱动装置呈垂直方向。和水平轴不同,垂直轴风力发电机的叶片转动不需要考虑风向,因此风车无需加装调向装置。由于垂直轴的能量驱动装置可以装在近地面的位置,所以安装和维护都比水平轴的要容易。总体来看,垂直轴风力发电机的成本要远远小于水平轴风力发电机。

广州能源所园区内的垂直轴风力发电机

广州能源所园区内的垂直轴风力发电机

 垂直轴风力发电机有很多类型,其中比较出色的是达里厄型风力发电机,达里厄型风力发电机也有多种形式,从叶片来区分基本分为两类直叶片和弯曲叶片。他是由法国人达里厄在19世纪30年代发明的,但当时并未受到重视,直到石油危机发生后,加拿大和美国的相关研究机构才重视起来,加以深入研究。经过多年的发展,达里厄垂直轴风力发电机得到了商业的开发和利用,他的主要特点是具有优越的空气动力学性能,不用担心使用过程中风速大会烧坏发电机,叶片受力相对水平轴风力发电机的叶片而言要小一些,不容易折断,而且他可以在一个风速范围内工作输出恒定的功率,不像一些水平轴风力发电机要求有恒定的风速。综合风力发电以及并入电网的整个效率来看,垂直轴达里厄风力发电机效率高于水平轴风力发电机。

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弧形叶片达里厄型风力机(图片来源于网络)

当然垂直轴风力发电机也有自身的缺点:不能够自启动,叶片的结构和形状要复杂于水平轴风力发电机等。更关键的是,对垂直轴风力发电机的研究相对较晚,投入和力度相对较少,因此还有很多技术的难题需要攻克。

相信在我们人类亘古不变的捕风情怀下,在科技进步和发展的推动下,无论是水平轴风力发电机还是垂直轴风力发电机抑或今后发明的更新型的风力发电机,都能够发挥自己的优势,攻克一个又一个自身的缺点,成为真正的风神或龙王。

本文首发于科学新语林《新能新象》专栏