风筝发电——让风电飞得更高

wohenwud

美国环境和气候学家肯·卡尔代拉给地球人画了一个“饼”，说是地球上高空急流风的百分之一，便可以满足整个地球的电力需求。 要吃到这个“饼”可不容易，现有的风力发电机叶片的顶尖离地也就是百来米高。如果要截取1000m高度的风能量（这里的风力是地面附近的4倍），这台风力发电机就和世界最高建筑、预计今年底完工、818m的迪拜高塔有一比了。随着高度的上升，支撑塔的不稳定性大大提高，塔的规模和成本呈指数增长，因此不大可能将风电机的轮毂放置到超过100m的高处。 荷兰的乌波·欧克斯教授提出了一种看似“儿戏”的方案：放个风筝来发电。他分析了传统的发电风车，认为它最有效率的部分在于叶片。叶片是真正需要留在空中的，更需要追求轻质、动态、智能化；而轮毂和发电机，统统可以移到地面。 在他的系统中，风筝的掌舵单元着地安装，2台引擎控制着绞盘，分别收放连接风筝两端的2条绳索，帮助操纵风筝的飞行。在指定的高空，半刚性风筝时而上升，拉动绳索；时而在地面控制下下降，缩回绳索，如此不断重复。风筝的来回运动带动地面上的发电机发电。而风筝上的航空电子传感器接收数据，将高度、方位、风力状况等实时反馈给系统。 按照欧克斯的设计，风筝的飞行轨迹呈“8”字形。这样，在需要收线下降时，风筝将与地面呈一定角度飞行，它就像一架滑翔机，飞翔时不需要多少动力，以便更有效地发电。项目的另一个核心部分是控制软件，由英国苏塞克斯大学的福雷开发。它控制风筝按“8”字形飞行，并根据反馈数据为其导航，让它始终指向能获取最大能源的方向，实现同步化的飞行。在多风筝的发电厂，电脑控制它们在空中互不干扰地同时飞行。 意大利的KiteGen研究所已制造了发电风筝的样机，金属箔的面积为18.5m2，发出电力为40KW。2011年会完成140m2的风筝，发电达300万W，足够供应9000个家庭。KiteGen发电厂可以包括多个风筝，它们的掌舵单元在地面环形分布。 发电风筝并不特别怕雷击，因为牵拉的线缆用塑料纤维制成，并不是良导体。KiteGen发电厂的上空需要限制飞行器，这与同类型的市政设施（如核电厂、炼油厂）是一样的。而由于风筝间的间隔不必很大，风筝电厂占地远少于同等功率的传统风力发电厂。风筝发电的成本约为每度电3欧分（按100MW电厂计），比化石燃料电力便宜一半，无污染的环境效益更吸引人。 顺便一提这位乌波·欧克斯教授是何方神仙。人类探索太空的记事表载明，他是荷兰籍宇航员，有效载荷专家，1985年10月30日到11月6日搭乘挑战者号航天飞机执行STS-61-A任务。他的另一项著名发明是在特制管道中行驶、时速可达250km的“超级公共汽车”。