善用風的力量－荷蘭風車

Posted on 2015/09/20 in 各國能源使用現況與政策, 環境能源, 能源應用 with 尚無留言 15,456 views

善用風的力量－荷蘭風車 (The Netherland Windmill – Utilize the Wind Power on Industrial Production )
國立臺灣大學土木工程學系楊政玹

現在只要一提到荷蘭，相信大家第一個想到的就是那促立在河岸邊一座座的風車（圖一）。然而，荷蘭人為什麼要建造這一座一座的風車呢？是為了風力發電？還是說有其他的用途？

圖一矗立在河岸邊的荷蘭風車（本文作者楊政玹攝）

荷蘭風車的用途

其實，荷蘭風車的建造並不是為了發電使用，而是用來汲乾地上的水。荷蘭的國土只有 50％的土地高於海拔 1 公尺^[1]，所以在土地的利用十分困難。因此，從十六世紀開始，聰明的荷蘭人利用風車以及堤防排乾積水，藉著當地平坦且風大的特性，逐漸地從海、湖泊中製造出圩田。

後來，隨著工業的迅速發展，荷蘭的風車開始被重新設計，並用來加工大麥、稻米、紙漿、木材、花生油、菸草等等各式各樣的產品。以位於阿姆斯特丹附近的贊斯堡 (Zannse Schans) 為例，該區域最為繁榮的時期，曾經建造到 1000 多座的風車，成了一個完全依靠風能的工業區。一直到西元 1850 年後，風車的功能才漸漸地被蒸汽機給取代^[2]。

荷蘭風車的運作原理－以德卡特顏料風車為例

德卡特顏料風車是現今贊斯堡僅存的 13 座風車的其中一座。這座風車其實是由兩座興建於 1780 年的油磨風車與顏料風車組合而成。在 1959 年磨粉廠的設計師何思拉赫將德當亞的顏料風磨 (De Duinjager) 的內部結構與上部結構安裝在德卡特油磨風車上，才有了現在看到的德卡特風車^[3]。

其結構大致可以分為三大部分：由四個葉片組成的風輪、可以隨風向改變而轉動的風車頭、傳動力的主軸，以及磨顏料的石磨。其工作原理為，在風輪因為風力而轉動時，會透過制動輪與燈型輪將水平軸的轉動轉換為垂直軸的轉動，然後帶動主軸旋轉（圖二），而主軸下方連接的石磨也會跟著旋轉進而磨動石磨底下的顏料（圖三）。此外，為了能更有效地利用風力，德卡特風車可以透過下方的絞盤將整個風車頭轉至迎風的方向，如此一來，無論風從哪個方向吹來，風車都可以順利地運轉。