風(fēng)箏發(fā)電——讓風(fēng)電飛得更高
http://www.henanjusheng.com 2009-11-30 11:44 來源:新民晚報
美國環(huán)境和氣候?qū)W家肯·卡爾代拉給地球人畫了一個“餅”,說是地球上高空急流風(fēng)的百分之一,便可以滿足整個地球的電力需求。
要吃到這個“餅”可不容易,現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電機葉片的頂尖離地也就是百來米高。如果要截取1000m高度的風(fēng)能量(這里的風(fēng)力是地面附近的4倍),這臺風(fēng)力發(fā)電機就和世界最高建筑、預(yù)計今年底完工、818m的迪拜高塔有一比了。隨著高度的上升,支撐塔的不穩(wěn)定性大大提高,塔的規(guī)模和成本呈指數(shù)增長,因此不大可能將風(fēng)電機的輪轂放置到超過100m的高處。
荷蘭的烏波·歐克斯教授提出了一種看似“兒戲”的方案:放個風(fēng)箏來發(fā)電。他分析了傳統(tǒng)的發(fā)電風(fēng)車,認為它最有效率的部分在于葉片。葉片是真正需要留在空中的,更需要追求輕質(zhì)、動態(tài)、智能化;而輪轂和發(fā)電機,統(tǒng)統(tǒng)可以移到地面。
在他的系統(tǒng)中,風(fēng)箏的掌舵單元著地安裝,2臺引擎控制著絞盤,分別收放連接風(fēng)箏兩端的2條繩索,幫助操縱風(fēng)箏的飛行。在指定的高空,半剛性風(fēng)箏時而上升,拉動繩索;時而在地面控制下下降,縮回繩索,如此不斷重復(fù)。風(fēng)箏的來回運動帶動地面上的發(fā)電機發(fā)電。而風(fēng)箏上的航空電子傳感器接收數(shù)據(jù),將高度、方位、風(fēng)力狀況等實時反饋給系統(tǒng)。
按照歐克斯的設(shè)計,風(fēng)箏的飛行軌跡呈“8”字形。這樣,在需要收線下降時,風(fēng)箏將與地面呈一定角度飛行,它就像一架滑翔機,飛翔時不需要多少動力,以便更有效地發(fā)電。項目的另一個核心部分是控制軟件,由英國蘇塞克斯大學(xué)的福雷開發(fā)。它控制風(fēng)箏按“8”字形飛行,并根據(jù)反饋數(shù)據(jù)為其導(dǎo)航,讓它始終指向能獲取最大能源的方向,實現(xiàn)同步化的飛行。在多風(fēng)箏的發(fā)電廠,電腦控制它們在空中互不干擾地同時飛行。
意大利的KiteGen研究所已制造了發(fā)電風(fēng)箏的樣機,金屬箔的面積為18.5m2,發(fā)出電力為40KW。2011年會完成140m2的風(fēng)箏,發(fā)電達300萬W,足夠供應(yīng)9000個家庭。KiteGen發(fā)電廠可以包括多個風(fēng)箏,它們的掌舵單元在地面環(huán)形分布。
發(fā)電風(fēng)箏并不特別怕雷擊,因為牽拉的線纜用塑料纖維制成,并不是良導(dǎo)體。KiteGen發(fā)電廠的上空需要限制飛行器,這與同類型的市政設(shè)施(如核電廠、煉油廠)是一樣的。而由于風(fēng)箏間的間隔不必很大,風(fēng)箏電廠占地遠少于同等功率的傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電廠。風(fēng)箏發(fā)電的成本約為每度電3歐分(按100MW電廠計),比化石燃料電力便宜一半,無污染的環(huán)境效益更吸引人。
順便一提這位烏波·歐克斯教授是何方神仙。人類探索太空的記事表載明,他是荷蘭籍宇航員,有效載荷專家,1985年10月30日到11月6日搭乘挑戰(zhàn)者號航天飛機執(zhí)行STS-61-A任務(wù)。他的另一項著名發(fā)明是在特制管道中行駛、時速可達250km的“超級公共汽車”。