左侧，一架旧风车在蓝天下屹立，而右侧的风力涡轮机，在风力发电厂发电

随着风的吹动，风车和风力涡轮机的风向标也在转动。这些巨大的有叶片的机器已经存在了1000多年，最早的风车出现在公元800年左右的波斯。

这些早期的风车完全按照其名称的含义使用-它们是靠风力运转的风车。风会旋转风车的叶片，使中心轴旋转，然后使通常由大而扁平的石头制成的碾压谷物的磨盘机旋转，用来磨面粉和其他谷物产品。这些风车还有另一个重要的用途-把水泵入城市和房屋。风车的转动从把旋转磨坊​换做用来驱动泵了。

虽然风车已经存在了很长时间，但风力涡轮机大约在1888年才出现，当时美国第一个已知的风力涡轮机是由发明家查尔斯·布拉什建造的，为他在俄亥俄州的豪宅发电。风力涡轮机通过叶片的旋转来发电，而不是简单地将旋转的能量转化为更多的机械功，如转动磨盘或抽水。

一台风力涡轮机大约有280英尺(85米)高，而老式的风车一般不会超过80英尺(24米)。帆或叶片的大小是它们另一个很大的区别。风车大小传统上是用车轮直径来测量的，2米的风车，其中2米是风车叶片的直径。而风力涡轮机的单个叶片长度可以超过30米。

风车如何运作的

虽然风车是人类文明中最古老和最重要的机器，通常用于抽水或磨谷物，但它们与更新的风力涡轮机技术有一些其他功能上的不同。

风车的叶片靠近地面，因此必须利用地面附近的气流来旋转。一般来说，接近地球表面的环流比大气中的环流要小，风车必须有更大的叶片才能尽可能多地捕捉到风。

虽然风车在公元800年左右就已经存在了，但它们真正普及是在19世纪中期。在1850年之后的几十年里，工业革命的推动下，仅美国就安装了600多万台机械风车，为水泵和工厂提供动力，并满足其他能源需求。

在荷兰扎安河畔的杜伊维斯可可和巧克力加工厂，一台名为“鹳”的风车仍在运转

​风车作为机械能发电机的简单性推动了它的普及。通过简单地将装有许多叶片的风车安装起来，你就可以迅速获得免费的机械能源。通过叶片的旋转，旋转的能量可以通过齿轮传动来驱动机器，旋转的能量可以通过齿轮传动来驱动机器。

随着风车在整个现代工业中普及，另一项发明也被开发和改进:那就是发电机。

发电机不仅可以在有风的时候使用风车，还可以将旋转的能量转化为电能储存起来。因此，发展风力涡轮机是完善风能利用设备的下一步。

风力涡轮机如何工作

为了捕捉更强的气流，风力涡轮机要比风车高几十米。它使用了与风车相同的功能原理-将风转化为旋转能量，但下一步是不同的。风力涡轮机内部有发电机，通常直接连接到一个旋转的叶片杆。通过旋转发电机，产生的电流可以用来给电池充电，输入电网，或直接运行电子设备。跟电动机但相反。电动机利用电力产生运动，而风力涡轮机利用运动产生电力。

更具体地说，风力涡轮机的叶片捕捉动能（由运动产生的能量）并将其转化为旋转能。这种旋转能量然后通过一系列齿轮来增加发电机的转速。

工人站在巨型风力涡轮机叶片内部

​这些涡轮机通常在风速为每小时8到16公里时开始发电，在风速接近每小时96公里时关闭，这样它们就不会出现故障或损坏自己。

虽然风力涡轮机可以发电，但从技术上讲，它们的效率不如风车。风力涡轮机的最大效率为59%，这被称为贝兹极限。这是由于无法利用所有的风能，以及在将​转​动能转换为机械能方面效率低下。

从古代技术到未来能源

即使效率低下，但它仍是未来利用风力发电的方式。一个典型的风能项目在六个月内偿还其碳足迹，提供数十年的零排放能源。事实上，我们国家的风电新增装机容量已经稳居世界第一。还有一些国家，比如苏格兰，已经在风能上投入了足够的资金，足以为两个苏格兰提供足够的能源。

其也慢慢会成为仅次于水力发电的第二大可再生能源。从风车首次被作为机械使用，到今天的大型风力涡轮机，这种基础技术一直存在着。

小知识

风力涡轮机只有三个叶片，以保持它们的角动量恒定。当有三把桨叶时，其中一把指向上，另两把指向下，并以一定的角度完美地平衡了力。如果风力涡轮机有三个以上的叶片，它们要么不稳定，要么太重，效率低下。