為什麼水輪機的能效比風力發電機的能效高這麼多？

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水輪機的能效能高達百分之80多到90多，而最好風力發電機的能效只有40多點，為什麼都是流體，原理一樣，效果差這麼多，是不是風力機的翼型抄螺旋槳槳葉的緣故？

經過的題主討論（這麼好的問題幹嘛匿名），今天又查了一些資料，把回答完善下。首先需要明確，這兩種機械的效率定義是什麼。

風力機的效率，如果先撇開機械和電力電子系統的效率不談，指的是葉輪對自由來流的動能捕獲能力。這個效率的上限（~0.59）是由Betz理論決定的，現代風機最優Cp可以達到~0.50。
水輪機組的效率，是高水位水流的動能+勢能中能被捕獲的總能量比例，不是水輪機葉輪系統單獨對自由來流的動能捕獲效率（水輪機的葉輪運轉在封閉系統中，對來流動能轉化效率不受Betz理論約束）。

實際上高水位水流的能量中勢能佔了一大部分，而水流經過水輪機後，速度即動能沒有顯著變化，而主要的勢能都被轉化了，所以才有這麼高的效率。上個圖就都明白了，來源：Warnick, C. C. Hydropowcr cngincering.

另外一個問題是，水的密度以及帶來的能量密度高有幫助嗎？我覺得顯然是有的。風力機與水輪機在發電前端都是機械能對機械能的直接轉化，密度大的流體推動沉重的機械是更有效率的：機械本身可以做的較小，流體本身有黏性，小的接觸面積可以減小摩擦損耗；大尺度的風機葉片有葉尖誘導阻力等顯著的氣動阻力；機械本身的摩擦損耗占捕獲能量的比例更小，等等。×××××以下是第一版答案×××××

水的密度大，而空氣密度和水差了三個數量級。
水輪機上游是水壩的高水位，水有大量的勢能可以用來轉化；而風力機面對的是自由來流，換言之需要捕獲的是空氣的動能。由於密度的差距，這個能量差距非常大，風能可以說是相對稀薄的。
最重要的，水輪機的葉輪運轉在封閉系統中，可以維持來流的壓強，而風力機的葉片運轉在開放系統中。Shrouded rotor理論效率就高。

如果你把水輪機橫過來，放在水平流動的水中，轉化效率我相信高不了哪兒去。

水電基本上是靠水位落差的勢能發電，風只能靠風力的動能發電。

水的密度大。

水輪發電機是將水流的勢能和動能轉換成機械能，再驅動發電機而釀成電能的機械。新機組或經大修後的機組在投入運行前，必需對裝備停止周全的反省，方可正式投入運行，不然後患無窮。http://www.jxgzslf.com

風力機不太理解水輪機效率只用捕獲能力來講未免有點抽象效率公式表達為機組出力除以水的比重，流量以及水頭。水頭及所說的勢能，動能當然還有壓能。水輪機效率之所以高是因為它有很好的流態，整個機組有引水機構，導水機構使得水流流經轉輪流態更好，以及尾水管能量的回收。這一整個系統保證了水流的水力損失如脫流等很小，現在機組製造工藝提高，機械損失降低。所以現在機組效率能高達95左右。在低水頭電站，就是勢能很小，使用燈泡灌流機組，轉輪就是橫過來的，效率也可達到85左右，關鍵還是水流流態要控制好。此外，機組運行有高效區，接近額定工況才有高效率。

定義不同。風機是自由流，無法定義下游能量

水輪機效率=水輪機獲得的能量/（上游能量-下游能量）

風力機組效率=風機獲得能量/上游能量

水輪機上游是水壩的高水位，水有大量的勢能可以用來轉化；而風力機面對的是自由來流，換言之需要捕獲的是空氣的動能。由於密度的差距，這個能量差距非常大，風能可以說是相對稀薄的。