高空風(fēng)力發(fā)電機設(shè)計構(gòu)架

風(fēng)力可以像旋轉(zhuǎn)磁體一樣被用于發(fā)電，并隨速度快慢而變化。所以，小幅增加風(fēng)速可以令機械能數(shù)量大大增加。高空風(fēng)速度很快，可以在全球范圍內(nèi)迅速蔓延，同時比地面風(fēng)更易于預(yù)測。高空風(fēng)的這些特點最終促使發(fā)明者和科學(xué)家將希望寄托在高空，那里的風(fēng)力向來十分強勁。在20世紀(jì)70年代爆發(fā)能源危機時，各類新的能源概念不斷涌現(xiàn)，工程師和發(fā)明者申請了多項利用高空風(fēng)設(shè)計的專利。

他們提出的兩個主要設(shè)計構(gòu)架沿用至今。第一個基本上是在空中建造發(fā)電站，在高空發(fā)電，然后通過電纜輸送到地面。第二個更像是風(fēng)箏，先將機械能輸送到地面，再由發(fā)電機將其轉(zhuǎn)換為電。從理論上講，這兩種方法都行得通，只不過從來沒有實施過對兩項技術(shù)可行性的全面、嚴(yán)格的評估。

美國能源部曾經(jīng)有一個高空風(fēng)力發(fā)電項目，規(guī)模非常小，有關(guān)高空風(fēng)力特征的第一個準(zhǔn)確數(shù)據(jù)便來自于這個項目，然而，由于20世紀(jì)80年代能源價格暴跌，里根政府時期的能源部官員將經(jīng)費挪為他用，最終致使其無疾而終。盡管近年來全球日益重視可再生能源開發(fā)，該項目并未重新啟動，這并不是因為它不好，恰恰相反，正是因為它過于新穎，距離現(xiàn)實有些遙遠。

美國國家可再生能源實驗室發(fā)言人喬治·道格拉斯(George Douglas)說：“我們現(xiàn)在很大程度上只盯著那些可以快速商業(yè)化的項目，比如在10年左右可以推向市場的項目?！盞iteGen、 Sky Windpower、Magenn和Makani等初創(chuàng)企業(yè)幾年前開始涉足高空風(fēng)力開發(fā)，現(xiàn)在看來他們有望提前實現(xiàn)目標(biāo)。克里斯蒂娜表示：“我們距離工作原型并不像想象中那么遙遠。”不過，她同時指出，這些企業(yè)無一例外都對他們的實驗數(shù)據(jù)守口如瓶。

Magenn公司CFO巴里·摩尼特(Barry Monette)稱，明年公司將出售“兩到四臺”工作原型機，屆時“第一筆收入”將打入公司賬戶。Magenn公司的這套機器可以在更低高度下運轉(zhuǎn)。摩尼特說：“我們的確認(rèn)為我們會成為最先進入市場的公司，除非有什么意外發(fā)生?！?

從長期來看，用此類機器給整座城市供電仍困難重重，這很大程度上是因為，即便高空位置達到最理想，一年也有會5%的時間遇到不刮風(fēng)的時候?？死锼沟倌日撐暮献髡摺⑺固垢４髮W(xué)生態(tài)學(xué)家肯·卡爾德拉說：“也就是說，你要么擁有后備能量，大量的能源儲備，要么擁有整個大洲乃至全球性電網(wǎng)，用以保證風(fēng)電可利用率。所以，盡管高空風(fēng)最終有可能證明是一種重要的能源，但它需要完善的基礎(chǔ)設(shè)施?！?

據(jù)第一項縝密的、全球范圍內(nèi)的高空風(fēng)力研究估計，在距地面大約1600至4萬英尺的高度，有足夠能量可以滿足全球百倍的電力需要。最先進地面風(fēng)力發(fā)電站的風(fēng)力密度低于每平方米1千瓦。而在紐約上空急流附近，風(fēng)力密度則可以達到每平方米16千瓦。如果能夠克服風(fēng)力間歇性問題，那里的空氣將是具有無限潛力的能源寶庫。

更為重要的是，最理想的高空風(fēng)力資源剛好位于人口稠密地區(qū)，比如北美東海岸和中國沿海地區(qū)。美國加利福尼亞州立大學(xué)科學(xué)家克里斯蒂娜·阿徹(Cristina Archer)說：“高空能源的確十分驚人。那里擁有無限的能量，盡管并不像我們想象的那般穩(wěn)定。它不會是解決我們所有能源問題的高招，但一定會幫助我們解決這個問題?！笨死锼沟倌扰c另一位學(xué)者合作實施了一項研究，研究結(jié)果刊登在《能源》雜志(Energies)上。

數(shù)百年來，一直在利用高密度的礦物燃料，石油供應(yīng)劇增和對氣候變化的擔(dān)心讓綠色技術(shù)獲得了新生。不幸的是，可再生能源的分布一般漫無邊際，這意味著你需要開發(fā)大片區(qū)域才能獲取你需要的能量。所以，工程師都在尋找盡可能密集的可再生能源。在這種情況下，高空風(fēng)看上去非常具有前景。