為什麼風力機多是三個葉片？

為什麼大型風機大多是三個葉片？如果多裝幾個葉片，是不是就可以讓風機轉動得快一點、讓發電效率再更高一些呢？

閒逸的夏日午後，非常適合穿著夾腳拖、戴上大圓草帽，到海邊逐浪去。

若你來到台中的高美濕地，矗立眼前的是地平線上一支又一支的大型風機，在藍天白雲的映襯下，夏風引著三葉風機圓舞律動，如此寫意平和的畫面，還隱藏著潔淨發電的堅定意志。

你可曾想過，為什麼三葉風機是最常見到的？

越多葉片就越好嗎？

風力發電的原理，是利用風力帶動風機的葉片旋轉，再透過增速機將旋轉的速度提升到相當高的轉速，來驅動發電機發電。而在這個過程當中，風機葉片的數量、材料、長短、與重量等因素，會直接影響到電能產生的效率與設置成本的高低。

然而，葉片數量越多，發電效率就會更高嗎？其實並不然。

以單葉、二葉、三葉、四葉來看，單葉是美國國家航空暨太空總署發明設計用來做實驗的，基本上轉速不夠快也較少見到。二葉的額定轉速算快，發電效率較單葉提高了不少，但是因為輪轂結構特殊，平衡力不如三葉來得好，機械疲勞問題也比三葉大。由二葉進展到三葉時，發電效率會再提高，可是從三葉再提高到四葉、五葉之後，科學家發現發電效率的提高變得十分有限，也因此整體發電效率已經趨於平緩了。

從雁子飛行的「人字形」說起！

我們也可以從雁鳥在秋天南飛的長途旅程中，為什麼會排成「人字形」的排序方式來說明。從空氣動力學的角度，可以解釋為：如果排成一路縱隊形的話，領頭的雁鳥在振翅飛翔時所產生的氣旋尾氣，會直接干擾到排在後頭的第二隻，讓牠的飛行變得吃力，但人字形可以降低氣流擾動與達到飛行平衡目的，這就是「人字形」的原因。

同樣的道理，因為三葉風機葉片之間的夾角各是120度，當第一個葉片受風切轉過去時，氣流一樣會產生擾動，但是經過轉動120度到達下一個位置時，擾動已經消失，可以讓風機的運轉得到最佳的平衡。再加上多了一片葉片，重量增加，成本也會提高，所以，這也是為什麼風機多是三葉的原因。因為三葉風機可說是現代CP值最高的選擇。

兼顧發電效率、成本與環境考量

大型風機都是水平橫軸式的，屬於阻力型的傳動方式，如同小朋友的玩具小風車，風迎面而來，葉片就會受到阻力推送而轉動。

不過風機並不是越大型、葉片越長就越好；一來因為葉片越長，材料強度會增加，重量越重，轉動時離心力會更大，反而容易扯斷軸心，而且葉片重，支撐的機柱就要跟著增強，除了增加機柱的風壓荷重外，建造成本當然就會提高；二來，葉片過長，尾端的尖端效應（風切效應）會呈倍數增加，這時就容易產生噪音。

因此，基於發電效率、成本、環境（噪音）等的考量，以及經過長時間驗證後，三葉片是較為適用的風機型式。風起的日子，遠遠望著三葉風機，依然覺得像是一幅畫，可是千萬不要忘了――它們的存在是正在為我們帶來潔淨的能源。

關鍵字：風力發電,發電效率,成本,三葉風機