風箏發電——讓風電飛得更高
2009-11-30 11:44 來源:新民晚報
美國環境和氣候學家肯·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,現有的風力發電機葉片的頂尖離地也就是百來米高。如果要截取1000m高度的風能量(這里的風力是地面附近的4倍),這臺風力發電機就和世界最高建筑、預計今年底完工、818m的迪拜高塔有一比了。隨著高度的上升,支撐塔的不穩定性大大提高,塔的規模和成本呈指數增長,因此不大可能將風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:放個風箏來發電。他分析了傳統的發電風車,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、動態、智能化;而輪轂和發電機,統統可以移到地面。
在他的系統中,風箏的掌舵單元著地安裝,2臺引擎控制著絞盤,分別收放連接風箏兩端的2條繩索,幫助操縱風箏的飛行。在指定的高空,半剛性風箏時而上升,拉動繩索;時而在地面控制下下降,縮回繩索,如此不斷重復。風箏的來回運動帶動地面上的發電機發電。而風箏上的航空電子傳感器接收數據,將高度、方位、風力狀況等實時反饋給系統。
按照歐克斯的設計,風箏的飛行軌跡呈“8”字形。這樣,在需要收線下降時,風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的福雷開發。它控制風箏按“8”字形飛行,并根據反饋數據為其導航,讓它始終指向能獲取最大能源的方向,實現同步化的飛行。在多風箏的發電廠,電腦控制它們在空中互不干擾地同時飛行。
意大利的KiteGen研究所已制造了發電風箏的樣機,金屬箔的面積為18.5m2,發出電力為40KW。2011年會完成140m2的風箏,發電達300萬W,足夠供應9000個家庭。KiteGen發電廠可以包括多個風箏,它們的掌舵單元在地面環形分布。
發電風箏并不特別怕雷擊,因為牽拉的線纜用塑料纖維制成,并不是良導體。KiteGen發電廠的上空需要限制飛行器,這與同類型的市政設施(如核電廠、煉油廠)是一樣的。而由于風箏間的間隔不必很大,風箏電廠占地遠少于同等功率的傳統風力發電廠。風箏發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日搭乘挑戰者號航天飛機執行STS-61-A任務。他的另一項著名發明是在特制管道中行駛、時速可達250km的“超級公共汽車”。
要吃到這個“餅”可不容易,現有的風力發電機葉片的頂尖離地也就是百來米高。如果要截取1000m高度的風能量(這里的風力是地面附近的4倍),這臺風力發電機就和世界最高建筑、預計今年底完工、818m的迪拜高塔有一比了。隨著高度的上升,支撐塔的不穩定性大大提高,塔的規模和成本呈指數增長,因此不大可能將風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:放個風箏來發電。他分析了傳統的發電風車,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、動態、智能化;而輪轂和發電機,統統可以移到地面。
在他的系統中,風箏的掌舵單元著地安裝,2臺引擎控制著絞盤,分別收放連接風箏兩端的2條繩索,幫助操縱風箏的飛行。在指定的高空,半剛性風箏時而上升,拉動繩索;時而在地面控制下下降,縮回繩索,如此不斷重復。風箏的來回運動帶動地面上的發電機發電。而風箏上的航空電子傳感器接收數據,將高度、方位、風力狀況等實時反饋給系統。
按照歐克斯的設計,風箏的飛行軌跡呈“8”字形。這樣,在需要收線下降時,風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的福雷開發。它控制風箏按“8”字形飛行,并根據反饋數據為其導航,讓它始終指向能獲取最大能源的方向,實現同步化的飛行。在多風箏的發電廠,電腦控制它們在空中互不干擾地同時飛行。
意大利的KiteGen研究所已制造了發電風箏的樣機,金屬箔的面積為18.5m2,發出電力為40KW。2011年會完成140m2的風箏,發電達300萬W,足夠供應9000個家庭。KiteGen發電廠可以包括多個風箏,它們的掌舵單元在地面環形分布。
發電風箏并不特別怕雷擊,因為牽拉的線纜用塑料纖維制成,并不是良導體。KiteGen發電廠的上空需要限制飛行器,這與同類型的市政設施(如核電廠、煉油廠)是一樣的。而由于風箏間的間隔不必很大,風箏電廠占地遠少于同等功率的傳統風力發電廠。風箏發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日搭乘挑戰者號航天飛機執行STS-61-A任務。他的另一項著名發明是在特制管道中行駛、時速可達250km的“超級公共汽車”。