高空風(fēng)力發(fā)電站：不需架設(shè)電網(wǎng)

劉　佳

我們都知道，風(fēng)能是一種重要的可再生綠色能源。當(dāng)?shù)孛娓浇娘L(fēng)能逐步得以開(kāi)發(fā)之時(shí)，科學(xué)家已經(jīng)不滿(mǎn)足于在地面上獲得的這些成績(jī)了。近年來(lái)，一些能源科學(xué)家開(kāi)始嘗試高空風(fēng)力發(fā)電。最近，紐約的風(fēng)力發(fā)電工程師準(zhǔn)備在高空設(shè)置風(fēng)力發(fā)電機(jī)。

從目前的技術(shù)成熟度和經(jīng)濟(jì)可行性來(lái)看，風(fēng)能是除太陽(yáng)能外最具競(jìng)爭(zhēng)力的可再生能源。全球風(fēng)能產(chǎn)業(yè)的前景相當(dāng)樂(lè)觀，各國(guó)政府不斷出臺(tái)的可再生能源鼓勵(lì)政策，將為未來(lái)幾年風(fēng)能產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展提供巨大動(dòng)力。從能源本身的角度講，高空風(fēng)能要比低空風(fēng)能要豐富且穩(wěn)定。其實(shí)。我們放風(fēng)箏的經(jīng)驗(yàn)就可以驗(yàn)證這個(gè)結(jié)論。當(dāng)風(fēng)箏在剛開(kāi)始升空時(shí)，往往搖搖晃晃，要么是風(fēng)力不夠，要么是風(fēng)力不穩(wěn)定?？梢坏╋L(fēng)箏升到一定的高度，風(fēng)箏就能穩(wěn)穩(wěn)地在天空中飛行了，而且我們明顯感覺(jué)到風(fēng)箏在高空中所受到的牽引力。

科學(xué)家對(duì)高空風(fēng)能進(jìn)行了進(jìn)一步的研究?？茖W(xué)家根據(jù)相關(guān)的研究數(shù)據(jù)估計(jì)，在距地面大約500米至1.2萬(wàn)米的高空中，有足夠世界使用的風(fēng)能。如果將這些風(fēng)能全部轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，則可以滿(mǎn)足全世界百倍的電力需求。在風(fēng)力發(fā)電站區(qū)域，地面附近的風(fēng)力密度不足1千瓦每平方米；而在紐約的高空區(qū)域，風(fēng)力密度則可以達(dá)到16千瓦每平方米。更為重要的是，最理想的高空風(fēng)力資源剛好位于人口稠密地區(qū)，比如北美東海岸和中國(guó)沿海地區(qū)。

既然高空風(fēng)力比地面風(fēng)力更加豐富，為何至今沒(méi)有一座商業(yè)化的高空風(fēng)力發(fā)電站建成呢?這就像是先有汽車(chē)后有飛機(jī)一樣。高空風(fēng)力發(fā)電面臨著技術(shù)難度大、成本投入高兩個(gè)主要問(wèn)題。其實(shí)，高空風(fēng)力發(fā)電的概念提出來(lái)已經(jīng)有30年了，但是上述問(wèn)題制約了高空風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展。高空風(fēng)力發(fā)電有兩種模式：第一種是在空中建造發(fā)電站，在高空發(fā)電，然后通過(guò)電纜輸送到地面；第二種在高空建設(shè)傳動(dòng)設(shè)備，將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能后直接輸送到地面，再由發(fā)電機(jī)將其轉(zhuǎn)換為電能。從理論上講，這兩種方法都行得通，只不過(guò)從來(lái)沒(méi)有對(duì)兩項(xiàng)技術(shù)實(shí)施過(guò)可行性評(píng)估。

美國(guó)能源部曾經(jīng)有一個(gè)高空風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目，規(guī)模非常小，有關(guān)高空風(fēng)力特征的一些數(shù)據(jù)便來(lái)自于這個(gè)項(xiàng)目。盡管近年來(lái)全球日益重視可再生能源開(kāi)發(fā)，但高空風(fēng)力發(fā)電并未重新啟動(dòng)，這并不是因?yàn)樗缓?，恰恰相反，正是因?yàn)樗^(guò)于新穎，距離現(xiàn)實(shí)有些遙遠(yuǎn)。美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室發(fā)言人喬治·道格拉斯說(shuō)：“我們現(xiàn)在很大程度上只盯著那些可以快速商業(yè)化的項(xiàng)目，比如在10年左右可以推向市場(chǎng)的項(xiàng)目?！?/p>

美國(guó)一家能源公司表示，雖然高空風(fēng)力發(fā)電困難重重，但是紐約市準(zhǔn)備嘗試一下。紐約將采用的是高空風(fēng)力發(fā)電的第一種模式，也就是在高空建立風(fēng)力發(fā)電站。相關(guān)部門(mén)準(zhǔn)備購(gòu)買(mǎi)2～4臺(tái)高空風(fēng)能發(fā)電機(jī)，安裝在紐約市曼哈頓地區(qū)的高空中，組建成一座小型的高空風(fēng)力發(fā)電站。這些高空風(fēng)力發(fā)電機(jī)像一個(gè)個(gè)大飛艇，可以懸浮在高空中，搜集來(lái)自高空的風(fēng)能，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)內(nèi)的渦輪機(jī)發(fā)電。當(dāng)然，發(fā)電機(jī)還可以根據(jù)風(fēng)向進(jìn)行轉(zhuǎn)向，以便更好地利用風(fēng)力進(jìn)行發(fā)電。高空風(fēng)力發(fā)電機(jī)不需要另外提供動(dòng)力，它懸浮和轉(zhuǎn)向所需的能量都來(lái)自自身所產(chǎn)生的電能。

由于高空風(fēng)力發(fā)電機(jī)不需要建設(shè)電網(wǎng)，它在一些偏僻山區(qū)也大有用途。在一些山區(qū)，陽(yáng)光稀少，不方便利用太陽(yáng)能發(fā)電，但是高空風(fēng)能總是有的，而且高空發(fā)電可以24小時(shí)持續(xù)供應(yīng)電能，不像太陽(yáng)能發(fā)電那樣需要儲(chǔ)電設(shè)備。因此，高空風(fēng)力發(fā)電比太陽(yáng)能發(fā)電在未來(lái)更能解決電網(wǎng)難以覆蓋地區(qū)的用電問(wèn)題。