KiteGen:捕获更高的风
《环球财经》杂志
文|科菲
斯坦福大学卡内基研究所科学家肯·卡尔代拉估算,地球上空急流风的百分之一便可为整个星球供电,但是大部分风能都位于高空。
前荷兰宇航员乌波·欧克斯教授(Wubbo Ockels),一直琢磨着怎么 “收割”这个巨大的未被利用的自然资源。
他的脑海中不断闪现两百多年前的景象:1752年,一个风雨交加的白天,在美国波士顿郊外,富兰克林和紧紧握着风筝绳子末端的铁钥匙,全然不顾被雷电击中的危险,捕捉到了雷电,进而发明了避雷针。
可不可以像放风筝一样从高空中获得巨量风能呢?在他的领导下,荷兰代尔夫特工业大学的科学家进行了用巨型风筝捕获高空风能的实验。他们将一只面积为10平方米的风筝放入高空,另一端拴在一个发电机上。科学家成功从风中捕获能源,产生了10千瓦的电力,可以满足10户人家使用。
他们计划试验更大的风筝,设想把一组大风筝用缆绳串连在一起,组成风筝环,然后放飞入几百米甚至是几千米的高空中。这些风筝由电脑自动控制改变各自的姿势,从而使风筝环一边比另一边获得的风力高出许多,带动整个风筝环旋转,旋转产生的动力则传递到地面上的发电机发电。最终他们设想风筝电站能产生100兆瓦特电流,产生的能量足够10万个用户使用。
现代商业风车的叶片耸立在距离地面大约80米的高空,风速大约是每秒5米。然而在800米的高空,风速上升到每秒7米,因此能产生更大能量。事实上,要制造一个可以利用800米高空的风能的涡轮机根本就不可能,但是风筝风力发电机(kite generation,简称KiteGen)很容易就能达到这个高度。而且多亏高速急流,英国、荷兰、爱尔兰和丹麦等都适合采用风筝发电。苏塞克斯大学的阿里斯特尔·弗雷研发了能将风筝产生的能量最大化的电脑控制方法。
风筝通过拉动与地面上的发电机连接在一起的绳子产生能量。当它到达最大高度时,风筝会重新返回原来位置,不断重复上升和下降动作。弗雷通过电脑控制,已经解决了风筝呈“8”字形飞行的模式,“8”字形飞行模式意味着风筝上方的空气流动速度比周围的风速更大。当一只风筝需要收线时,它将与地面呈一定角度飞行,这时它就像一架滑翔机,不需要多少动力就能运行。据欧克斯教授估计,风筝产生能量的成本不超过4便士每千瓦时,这种方法能与煤炭发电相提并论,比风轮机发电的成本少一半。
英国建筑事务所设计出一种奇特且创新的方式来利用风力发电:即通过利用巨大的风帆模型来设计出风筝风轮机。其首个实验产品将在俄罗斯拉多加湖附近的山谷处安置一个巨大的三角帆风轮机,利用山谷的强风发电。
意大利KiteGen公司已经提出一个可以产生十亿瓦特电能的风筝发电系统的理论设计方案:利用12批绳子放飞4只风筝,每只面积是500平方米。英国风与能源协会的一位发言人非常欢迎这种利用仪器收集急流和高空风能的想法,他说:“这种技术收集高空风能的潜力非常大。”