風力渦輪機

通常情況下，當風通過渦輪機，幾乎有一半的空氣被迫停留在葉片周圍，而不是通過它們，這些風中的能量就丟失了。傳統的風力渦輪機最多隻能利用59.3%的風能，這個值被稱為貝茲極限（Betzlimit）。

風力渦輪機，借鑑噴氣發動機技術的設計克服了存在於傳統風力渦輪機的一個基本缺陷。風力渦輪機的葉片周圍罩上遮蔽物，引導空氣通過葉片並使其加速，這增加了電力產量 ^[2]  。

風力渦輪機就像噴氣發動機的進氣口。當空氣進入時，首先會遇到一套固定的葉片，被稱為定子，它能把空氣引導進一套可轉動的葉片——轉子。空氣推動轉子並出現在另一邊，此時空氣流動的速度比在渦輪機外流動的速度更慢。遮蔽物做成合適的形狀，以便其引導在外面相對流動較快的空氣進入轉子後面的區域。快速流動的空氣加速緩慢移動的空氣，使渦輪機葉片後的區域變成低氣壓，以吸納更多的空氣通過它們。

遮蔽風力渦輪機葉片的主意並不是新的，早期的設計都太大以至於無法付諸實踐，或者性能不好，部分原因是因為葉片必須排列地非常緊密來對準風向在30或40之間。新的葉片更小，在工作時偏離風向的角度能夠達到150～200。

丹麥的Poulla Cour教授是風力發電研究的先驅者，1891年他在丹麥的Askov成立了風力發電研究所並安裝了試驗用的4葉片風力發電機。到1910年，丹麥已建成100座5~25kW的風力發電站。但從19世紀末到20世紀初期實現的風力發電均為小容量直流發電。 ^[5] 

1931年，在前蘇聯的Balaclave建成世界上第一座中型風力發電機，其容量為100kW。1957年，丹麥成功製造了風輪直徑24m，額定功率200kW的Gedser（蓋瑟）風力發電機組，其為三葉片、上風向、採用定槳距風輪失速調節限制機組的功率、帶有電動機械偏航、採用異步發電機。1983年，美國波音公司研製的MOD-5b型風力發電機組(額定功率3.2MW、風輪直徑98m)投入運行。到1990年末，世界上已有多個生產兆瓦級風力發電機組的製造商。起源於丹麥的定槳距失速控制方式因結構簡單、性能可靠，曾在相當長的時間內佔據主導地位，但隨着風力發電機組趨向大型化和兆瓦級機組的商業化，全槳葉變距控制成為發展趨勢。 ^[5] 

2001年以來，全球每年風電裝機容量增長速度為20%~30%，風力發電已成為世界上增長速度最快的清潔能源。到2008年底，全球風電裝機容量已達1.20億kW，前3位的國家分別是美國、德國、西班牙。 ^[5] 

中國的風電發展主要集中在2003年以後。近年來，顯示出前所未有的發展勢頭。到2008年底，風電機組總裝機容量達1215.3萬kW，位列全球第4。中國國內風電製造技術發展呈現的主要特點為：兆瓦級風電機組已成為主流機型；變槳距、變速恆頻技術得到廣泛採用；雙饋異步發電技術仍佔主流；直驅型風電機組發展迅速。 ^[5] 

2023年，風力渦輪機五大生產商中有四家是中國公司，比前一年的兩家有所增加。金風科技保持了領先地位，而遠景能源則取代了維斯塔斯成為第二大生產商。通用電氣和西門子歌美颯被擠出了前五名。2023年中國約佔全球陸上和海上風電增量的三分之二，而美國的風電裝機量降至2017年以來的最低水平。 ^[3]  中國風力渦輪機裝機成本大幅下降至每瓦略高於2元人民幣，僅為美國同等產品的五分之一。 ^[4] 

麻省理工學院機械工程學的科學家表示，這樣的設計可能會增加一倍或兩倍的渦輪機功率輸出，這是可信的。增長功率中的一部分只不過來自於用遮蔽物引導空氣進入渦輪機 ^[1]  。

但是斯科拉夫奧諾斯指出，這也有助於利用渦輪機周圍的風來加速空氣流動，因為風力渦輪機產生的電力與風力速度的三次方成正比。關鍵問題是，新的渦輪機是否可以維持足夠低的成本來建造。