『呼風喚電 吹風高手』教具箱

『呼風喚電 吹風高手』

➢ 操作說明：
1. 將教具箱打開後，如圖 1。
2. 將絞鍊往內推，將其固定，如圖 2。
3. 打開電池盒的開關，開啟開關後你會發現前方的數字電壓顯示器亮起，如圖 3。
4. 拿起打氣筒對風扇吹氣後，風力轉換成電力產生電壓，產生的電壓值會顯示在數字顯示器上，如圖 4。
5. 使用完之後請務必將打氣筒收好，固定於魔鬼氈處;關閉電池盒上的開關;將絞鍊拉起後再將教具箱 關閉，扣好。

➢ 教具箱內容：
◆ 當風扇開始轉動時，會引起馬達內的磁場產生變化，因此單位曲面面積內磁場的變化量會根據法拉的電磁感應而產生電能，數字電壓表就會顯示目前產生的電量，進而了解風力發電的基本原理。
◆ 隨著風扇的轉速越快，能夠產生出越大的電壓!因此互動者可以兩兩 PK，看誰可以在固定的時間內產生出最大的電壓。
◆ 那如何可以增加風扇的轉速呢?你可以改變風扇的大小，增加受風面的大小;你也可以增加風量的強度;當然，你也可以改變馬達內線圈的單位密度，在同樣的轉動下可以產生出更多的電量。

➢ 延伸教學：
◆ 『風力發電怎麼來?』
說到風力發電佔比較大的國家主要分布在歐洲和北美，台灣是在 2000 年開始引進風力發電的替代能源方案，政府開始在陸地上建置風力發電機，從 2018 年開 始發展離岸發電至今還在不斷的開發。

◆『我這麼拼命的打氣轉動風扇也才這麼一點點的電量，風力發電機轉的這麼慢，那它為什麼有辦法產生這麼多度電呢?』
這就要說到風力發電機的構造囉!常規的風力發電機一定會有以下幾個配件，如 圖 5。當葉片轉動時，經過精密的齒輪組轉換可以提高內部發電機的轉速，這樣 就可以產生較多的電量囉!機組尾部的風向標可以讓巨大的風力發電機對準面風處，讓葉片保持在最佳的受風面下進行轉動。

◆『那風速要多大才能轉動葉片呢?』
台灣的陸地風力發電機的葉片直徑約落在 120 公尺左右，2018 年開始發展離案發電後，每組風力發電機台的葉片直徑都落在約 160 公尺以上，越長的葉片能夠產 生越多度的電量，所以各位同學可以想像它可以為台灣創造出多少的電力!依照 估算，當風力約在 3 公尺/秒的狀況下就可以推動巨大的葉扇，3 公尺/秒的風速『感覺』起來像什麼呢?根據圖表 1，我們會發現其實『微風』就可以吹動風力發電機的葉片囉!

◆『風力發電到底可以產生多少度電量呢?』
以現在政府在推動的離岸風力發電來看，台灣海峽因具有地理上的優勢，圖 6， 整片海峽都會產生風廊效應因而風力強勁。根據國際工程顧問公司 4C Offshore 在 2014 年針對全球 23 年平均風速觀測的研究，世界上風力最強的 20 處離岸風場，台灣海峽就佔了 16 處，而且搭多都是在彰化外海，工研院推測台灣的離岸風力發電面積達到 5640 平方公里，總裝置容量達到 290 億瓦，等同 23 座的第一核能發電廠(12 億 6 千萬瓦(1.26GW))，或是 5 座台中火力發電廠。若可以取代，不僅減少大量二氧化碳排放，也排除了使用核能的風險與核廢料存放的問題。

◆『風力發電機有哪些種類?』
現在全世界的風力發電機分為兩類，一類是台灣常見的「水平軸風力發電機」和 「垂直軸風力發電機」，圖 7。

◆『沒有風的時候怎麼辦?』
這是一個很棒的問題!以圖 6 來看我們很明顯的可以從風向分辨出這是在台灣秋冬的季節，強勁的東北季風將會給我們帶來豐富的電力，但等到春夏之際，明顯 的風速降低，這時候風力發電就無法產出向秋冬季節這麼多的電量，因此就要回到由其他替代能源的產出囉，以台灣為例，春夏之際要靠火力發電來補風力發電的不足，但總體來台灣擁有豐富的風力資源，然而風力發電確實是一個很棒的替代能源方案，可大幅降的溫室效應與核廢料的產生。

結語
無論是哪一種替代能源對台灣或整個世界都是有非常大的幫助，但各位同學我們還是要回到自身在使用這些能源的觀念:『節約』的態度才是最這個地球最好的方式!一些簡單的、平常的日常生活，像是隨手關燈、關水龍頭，洗手請勿開大水等等都是很好的習慣，這些習慣對我們所處的環境才是有最直接的影響。

參考文獻

1. 科技大觀園>關於風力發電，你一定要知道的十件事。
2. 科技大觀園>風力發電機

3. 科技大觀園>創新技術 – 多轉子風力發電機介紹
4. 科技大觀園>風能新勢力

5. 維基百科>風力發動機
6. 維基百科>台灣風力發電

7. Youtube>風力發電機是怎麼組成的?
8. RSPRC 風險社會與政策研究中心>風力發電迷思破解
9. 遠見雜誌>台灣海峽的綠金寶藏能否成真?