简介

设计构架

面临困难

价值意义

简介

高空风力发电机，是利用地球在距地面大约1600至4万英尺的高空的风力来发电的装置，由于具有环保，无污染。美国科学家正尝试通过这种技术给整座城市供电。但从理论上讲，安装在城市上空数千英尺处的风力发电机可以做到这一点。由于还在构想中，因此还需要克服众多的困难后才可以投入运营。

设计构架

风力可以像旋转磁体一样被用于发电，并随速度快慢而变化。所以，小幅增加风速可以令机械能数量大大增加。高空风速度很快，可以在全球范围内迅速蔓延，同时比地面风更易于预测。高空风的这些特点最终促使发明者和科学家将希望寄托在高空，那里的风力向来十分强劲。在20世纪70年代爆发能源危机时，各类新的能源概念不断涌现，工程师和发明者申请了多项利用高空风设计的专利。

他们提出的两个主要设计构架沿用至今。第一个基本上是在空中建造发电站，在高空发电，然后通过电缆输送到地面。第二个更像是风筝，先将机械能输送到地面，再由发电机将其转换为电。从理论上讲，这两种方法都行得通，只不过从来没有实施过对两项技术可行性的全面、严格的评估。

美国能源部曾经有一个高空风力发电项目，规模非常小，有关高空风力特征的第一个准确数据便来自于这个项目，然而，由于20世纪80年代能源价格暴跌，里根政府时期的能源部官员将经费挪为他用，最终致使其无疾而终。尽管近年来全球日益重视可再生能源开发，该项目并未重新启动，这并不是因为它不好，恰恰相反，正是因为它过于新颖，距离现实有些遥远。

面临困难

美国国家可再生能源实验室发言人乔治·道格拉斯(George Douglas)说：“我们现在很大程度上只盯着那些可以快速商业化的项目，比如在10年左右可以推向市场的项目。”KiteGen、 Sky Windpower、Magenn和Makani等初创企业几年前开始涉足高空风力开发，现在看来他们有望提前实现目标。克里斯蒂娜表示：“我们距离工作原型并不像想象中那么遥远。”不过，她同时指出，这些企业无一例外都对他们的实验数据守口如瓶。

Magenn公司CFO巴里·摩尼特(Barry Monette)称，明年公司将出售“两到四台”工作原型机，届时“第一笔收入”将打入公司账户。Magenn公司的这套机器可以在更低高度下运转。摩尼特说：“我们的确认为我们会成为最先进入市场的公司，除非有什么意外发生。”

从长期来看，用此类机器给整座城市供电仍困难重重，这很大程度上是因为，即便高空位置达到最理想，一年也有会5%的时间遇到不刮风的时候。克里斯蒂娜论文合作者、斯坦福大学生态学家肯·卡尔德拉说：“也就是说，你要么拥有后备能量，大量的能源储备，要么拥有整个大洲乃至全球性电网，用以保证风电可利用率。所以，尽管高空风最终有可能证明是一种重要的能源，但它需要完善的基础设施。”

价值意义

据第一项缜密的、全球范围内的高空风力研究估计，在距地面大约1600至4万英尺的高度，有足够能量可以满足全球百倍的电力需要。最先进地面风力发电站的风力密度低于每平方米1千瓦。而在纽约上空急流附近，风力密度则可以达到每平方米16千瓦。如果能够克服风力间歇性问题，那里的空气将是具有无限潜力的能源宝库。

更为重要的是，最理想的高空风力资源刚好位于人口稠密地区，比如北美东海岸和中国沿海地区。美国加利福尼亚州立大学科学家克里斯蒂娜·阿彻(Cristina Archer)说：“高空能源的确十分惊人。那里拥有无限的能量，尽管并不像我们想象的那般稳定。它不会是解决我们所有能源问题的高招，但一定会帮助我们解决这个问题。”克里斯蒂娜与另一位学者合作实施了一项研究，研究结果刊登在《能源》杂志(Energies)上。

数百年来，一直在利用高密度的矿物燃料，石油供应剧增和对气候变化的担心让绿色技术获得了新生。不幸的是，可再生能源的分布一般漫无边际，这意味着你需要开发大片区域才能获取你需要的能量。所以，工程师都在寻找尽可能密集的可再生能源。在这种情况下，高空风看上去非常具有前景。