Question

据介绍，武汉开发生产的“新型节能路灯”，名为“全永磁悬浮风光互补路灯”，是一种只需要晒晒太阳吹吹风

据介绍，武汉开发生产的“新型节能路灯”，名为“全永磁悬浮风光互补路灯”，是一种只需要晒晒太阳吹吹风就能发电的“尖板眼”．它完全利用风能和太阳能发电，无风有太阳时通过太阳能电池发电，有风无太阳光时通过风力发电机发电，二者皆备时同时发电，并可日夜蓄能． 全永磁悬浮风力发电机 太阳能电池组件 起动风速（m/s） 1.5-2.0 太阳能板 单晶硅 切入风速（m/s） 2.5 转换效率 15% 额定风速（m/s） 10.0 铅酸蓄电池 25V 18000mAh 额定输出功率（W） 300 配套灯具 25V 45W武汉地区空气密度为1.3kg/m3，一台风力发电机的轮叶转动时可以形成面积为1m2的圆面．下表给出了在不同风速下此风力发电机获得的能量． 平均风速（m/s） 2 4 6 8 10 12 1s内获得的能量（×102J） 1 2 3 4 5 6（1）若某时间内风速为10m/s，每台风力发电机单独工作时的发电效率多大？（2）已知太阳能电池正对太阳时刚好维持灯具单独工作，而太阳光照射到面板时每平方米的辐射功率为1000W．求：接收太阳光能的面板面积为多少？（3）若某夜平静无风，充满电的铅酸蓄电池可供灯具工作多长时间？

Answer 1

（1）风速为10m/s时，每台风力发电机的输出功率为300W，发电机获得的能量Q_获得=5×10²J，
则每台风力发电机单独工作时的发电效率：
η=

P输出t

Q获得

=

300W×1s

5×102J

=60%；
（2）灯泡正常发光时的功率P_L=45W，则
太阳能面板获得的辐射功率P_面板=

PL

η

=

45W

15%

=300W，
接收太阳光能面板的面积S=

300W

1000W/m2

=0.3m²；
（3）充满电的铅酸蓄电池可提供的电能：
W=UIt=25V×18000×10^-3Ah=450W?h，
灯具工作的时间：
t=

W

PL

=

450W?h

45W

=10h．
答：（1）每台风力发电机单独工作时的发电效率为60%；
（2）接收太阳光能的面板面积为0.3m²；
（3）充满电的铅酸蓄电池可供灯具工作10h．