风力发电一直被誉为一种主要的能源资源,但几十年来没有人知道它到底能产生多少能源。三年前,斯坦福大学大气科学家 Cristina Archer 和 Mark Jacobson 基于已知的空气运动模式进行了一项详细的计算。他们采用保守的方法,仅计算了在陆地上空 80 米(相当于典型现代风力涡轮机的高度)高度上可以产生的风能。在完美条件下,总发电量将达到 72 万亿瓦特。
这是一个可观的数字。2007 年,美国全部发电能力仅略高于 1 万亿瓦特。但 Archer 意识到,这个数字几乎没有体现出风能的全部潜力。风速 随高度升高而增加,而可用功率则与风速的立方成正比。这意味着 72 万亿瓦特是一个保守的估计。在高空几英里处,一个涡轮叶片产生的能量可以是地面相同叶片的 250 倍。Archer 表示,前景“简直令人难以置信地兴奋”。
其中一种利用这种充沛风能的方案来自澳大利亚悉尼科技大学的工程学教授 Bryan Roberts,以及正在开发其技术的圣地亚哥公司 Sky WindPower。该团队正在设计带转子的风筝,它们可以像直升机一样飞行到一英里或更高的高度,在那里风力最强。到达目的地后,转子将切换到发电模式,通过可能长达数英里的系绳输送电流。当风向改变时,这队风筝(称为飞行发电机,或 FEGs)会简单地追随它们。其他团队也在研究类似的方法。
当然,随着不同类型的风力风筝投入使用,可能会面临挑战:雷暴会干扰吗?一大群风筝会不会缠在一起?这些问题显然让联邦政府感到头疼,迄今为止他们一分钱也没有投资。
有人将原因归咎于形象。聚变(尽管存在更大的问题和更未知的因素)每年都能吸引数亿美元的投资。而这里的基本构成——一根绳子上的风筝——与当前能源基础设施中的任何东西都完全不同,这无疑不利于发展。形象问题不对。
一种可能的替代方案:由马萨诸塞州 伍斯特理工学院(WPI)正在建造的小型、超低成本、低空能风筝。这种缩小型模型适用于离网的利基应用,例如在发展中国家。与将发电机带入空中并通过系绳输送电流的 FEGs 不同,WPI 的风筝将在空中几百英尺处上下摆动,在系绳中产生脉冲或跳动,从而为地面发电机供电。第一批模型看起来就像 19 世纪的机器,而且你可以实际看到它们工作;这可能会带来根本性的改变。
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