空中風電公司設計的渦輪機風箏效果圖

　　美國斯坦福大學環境和氣候科學家克莉絲汀娜·阿徹和肯·卡爾代拉日前發表研究報告稱，高空急氣流在任何時候所含的風能，超出地球上消耗的所有電能的100倍。

　　該研究結果于2009年5月發表在《能源》期刊上。阿徹是斯坦福大學和加利福尼亞州立大學芝加哥分校副教授，而卡爾代拉是斯坦福大學副教授和華盛頓卡內基研究所研究員。

　　據科研和技術新聞網報道，為捕獲這種高空風能，研究者們正在構想設計風力渦輪風箏模型。這類風箏與一根電纜繩相連，將可以飛得很高，與大型客機并肩飛行；高空急氣流穿過風箏的渦輪，渦輪旋轉的葉片會把風的動能轉化為電能，然后向下傳輸經過長約3萬尺的電纜，最終到達電網傳輸系統。（1尺約合0.3米）

　　研究員們表示，如果能掌控這些高空氣流，就相當于打開了另一扇通向高效和無窮電力資源的大門。阿徹說，高空風箏具有成本低廉的巨大潛力，同時該研究也指出，高空蘊藏的風力資源巨大而且相對穩定可靠。

　　研究揭示高風能密度城市

　　研究員們對美國國家環境預報中心和歐洲中期天氣預報中心27年內的數據資料進行了分析，完成全球首個高緯度風能調查。

　　通過研究大氣中的風能在地點和時間上的分布，研究員們發現，約3.2萬尺的高空風能功率密度最大。卡爾代拉表示：“風能功率密度的大小，表明通過一個風力渦輪機轉葉的風能多少。”

　　高緯度風力中蘊藏著巨大的能量。卡爾代拉表示：“如果能開發高空風力，哪怕只有1%，也足夠為人類提供持續電力。”

　　阿徹和卡爾代拉的研究結果顯示，日本、中國東部、美國東海岸、澳大利亞南部以及非洲東北部等地區的高空風能功率密度最大。

　　研究還對世界上五個最大的城市高空風能功率進行了分析和評估。這五個城市分別是東京、紐約、圣保羅、首爾和墨西哥城。阿徹表示：“紐約是美國所有城市中，具有最大高空平均風能功率密度的城市。”

　　東京和首爾受東亞季風急流影響,其高空風能功率密度最大。由于墨西哥城和圣保羅位于熱帶緯度地區，很少受極地或亞熱帶風力急流的影響，所以在這五所城市中，墨西哥城和圣保羅高空風能功率密度相對較低。

　　風箏渦輪機模型設計大比拼

　　為捕獲高空風力急流中蘊藏的能量，風能制造商正在設計、制造各種風箏渦輪機，從而可以將風力動能轉化為電能。

　　空中風電公司就設計了一款風箏渦輪機模型，該模型由四個相連的渦輪機風箏主體和連接風箏的繩子組成，每個渦輪機又包含各自的旋轉轉子。風箏渦輪機可以通過繩子將電力傳輸到地面的匯電中心站。

　　意大利風箏發電公司設計了另一個模型，該模型類似一個旋轉木馬。這種模型在地面設有基站，基站連接七個風箏，每架風箏的飛行模式都由地面的基站控制，從而能夠捕獲最多的風力。風箏在空氣中盤旋轉圈，收集風力，從而不斷拉拽連接其與地面基站的繩子，拉拽產生的壓力就促使類似滑輪系統，從而將風力動能轉化為電能。

　　發電風箏能否“飛得更高”？

　　盡管高空氣流蘊藏巨大的風能，但風箏渦輪機卻仍然面臨著風力不穩定的挑戰。卡爾代拉表示：“即使高空風力相對地面以上風力相對持續穩定，但還是不夠持續穩定。”

　　為此，阿徹和卡爾代拉提議建立一個大規模電網，用來向電力需求大于生產力的地區提供多余電力。

　　高空風箏發電的另一個障礙是飛機的干擾。但空中風電公司和風箏發電公司等制造商都表示，空中交通不是個大問題。風箏發電使用者只需獲得其上空的飛行限制許可，就如建核電站和煉油廠需要取得的批準一樣。

　　此外，空中風電公司還建議，放飛風箏可盡量選則在離城區不遠的鄉村地區進行,研究者們將其稱作“高流動”點。

　　高空發電風箏目前還沒有投入使用，但據風箏制造商們預測，其電力成本將只有每千瓦時2到4美分。 

意大利風箏發電公司設計渦輪機風箏效果圖