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高空风电:不可再生资源的惊人潜力

时间:2023-11-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:2009年5月,美国斯坦福大学环境和气候科学家克莉丝汀娜·阿彻和肯·卡尔代拉在《能源》杂志上发表了一个报告,称高空急气流在任何时候所含的风能,超出地球上消耗所有电能的100倍。这似乎听起来不可思议,但是美国能源部曾经有过一个高空风力发电项目,当然规模不大。斯坦福大学生态学家肯·卡尔代拉说:“高空风能最终会被证明是一种重要的能源,但它需要完善的基础设施,确保高空风能发电可持续运行。”

高空风电:不可再生资源的惊人潜力

现代风电机组正在日益向大容量、更高处发展,大容量机组不仅发电量高,而且发电成本较低。人们一说到风力发电,可能很多人想到的就是在空旷的草原、荒漠等地域的风力发电站。但事实上,凭借着安装在城市上空1600~40000米外的高空发电机,就能满足人口稠密的城市用电需求。

2009年5月,美国斯坦福大学环境和气候科学家克莉丝汀娜·阿彻和肯·卡尔代拉在《能源》杂志上发表了一个报告,称高空急气流在任何时候所含的风能,超出地球上消耗所有电能的100倍。这就是高空风电的原理。同样规模的风电场,如果应用大容量机组,能够利用更高处的风能资源,还可以减少机组台数,相应的运输、安装、电缆连接等成本也会降低,高空风力发电正处于一个新生期。

这似乎听起来不可思议,但是美国能源部曾经有过一个高空风力发电项目,当然规模不大。然而,由于20世纪80年代能源价格暴跌,里根政府时期的能源部官员将经费挪为他用,最终致使其无疾而终。

几百年来,我们一直在利用不可再生的化石燃料,由于石油供应日益紧张和对气候变化的担心让绿色技术获得了新生。不幸的是,可再生能源的分布一般漫无边际,这意味着往往需要开发大片区域才能获取需要的能量。而高空风速度很快,可以在全球范围内迅速蔓延的同时比地面风更易于预测,并且具有高度的密集性,在这种情况下,利用高空风能看上去非常具有开发前景。

20世纪70年代,能源危机爆发,因而各类新的能源概念不断涌现,工程师和发明者们申请了多项利用高空风设计的专利。其中两个主要设计构架沿用至今:一是在空中建造发电站,利用高空风能发电,然后通过电缆输送到地面;二是通过模拟风筝,先将机械能输送到地面,再由发电机将其转换为电。不过这些都还只是在理论上讲得通,要真正地实施起来却还需要进一步的研究和探索。(www.xing528.com)

为了捕获高空风能,研究者正在构想出一种风力涡轮风筝模型——这类风筝与一根电缆相连,而且有与大型客机并肩飞行的高度,而飞速旋转的叶片可能把风能转换成电能,最后通过电缆传输到达电网传输系统。为捕获高空风力急流中蕴藏的能量,风能制造商正在设计、制造各种风筝涡轮机,从而可以将风力动能转化为电能。

发电风筝能否“飞得更高”?

尽管高空气流蕴藏着巨大的能量,但长期来看,风筝涡轮机面临着风力不稳的挑战。即便高空位置达到理想状态,一年也会有5%的时间不刮风。其次,高空风筝发电的另一个障碍就是飞机的干扰,当然,如果发电风筝能像建核电站和炼油厂取得批准一样,取得上空飞行的限制许可,空中交通也将不是大问题。

斯坦福大学生态学家肯·卡尔代拉说:“高空风能最终会被证明是一种重要的能源,但它需要完善的基础设施,确保高空风能发电可持续运行。”

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