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官方回应校长性侵提供清洁电力高空发电风筝能否飞得更高

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来源: 作者: 2019-07-05 03:20:04

提供清洁电力 高空发电风筝能否"飞得更高"?

空中风电公司设计的涡轮机风筝效果图 (自PhysOrg) 美国斯坦福大学环境和气候科学家克莉丝汀娜·阿彻(Cristina Archer)和肯·卡尔代拉(Ken Caldeira)日前发表研究报告称,高空急气流(jet streams)在任何时候所含的风能,超出地球上消耗的所有电能的100倍。

该研究结果于2009年5月发表在《能源》(Energies)期刊上。阿彻是斯坦福大学和加利福尼亚州立大学芝加哥分校副教授,而卡尔代拉是斯坦福大学副教授和华盛顿卡内基研究所(Carnegie Institution of Washington)研究员。

据科研和技术()报道,为捕获这种高空风能,研究者们正在构想设计风力涡轮风筝(wind turbine kite)模型。这类风筝与一根电缆绳相连,将可以飞得很高,与大型客机并肩飞行;高空急气流穿过风筝的涡轮,涡轮旋转的叶片会把风的动能转化为电能,然后向下传输经过长约3万尺的电缆,最终到达电传输系统。(1尺约合0.3米)

研究员们表示,如果能掌控这些高空气流,就相当于打开了另一扇通向高效和无穷电力资源的大门。阿彻说,高空风筝具有成本低廉的巨大潜力,同时该研究也指出,高空蕴藏的风力资源巨大而且相对稳定可靠。

研究揭示高风能密度城市

研究员们对美国国家环境预报中心(NCEP)和欧洲中期天气预报中心(European Center for Medium Range Weather Foreca sts)27年内的数据资料进行了分析,完成全球首个高纬度风能调查。

通过研究大气中的风能在地点和时间上的分布,研究员们发现,约3.2万尺的高空风能功率密度最大。卡尔代拉表示:“风能功率密度的大小,表明通过一个风力涡轮机转叶的风能多少。”

高纬度风力中蕴藏着巨大的能量。卡尔代拉表示:“如果能开发高空风力,那怕只有1%,也足够为人类提供持续电力。”

阿彻和卡尔代拉的研究结果显示,日本、中国东部、美国东海岸、澳大利亚南部以及非洲东北部等地区的高空风能功率密度最大。

研究还对世界上五个最大的城市高空风能功率进行了分析和评估。这五个城市分别是东京、纽约、圣保罗、首尔和墨西哥城。阿彻表示:“纽约是美国所有城市中,具有最大高空平均风能功率密度的城市。”

东京和首尔受东亚季风急流影响, 其高空风能功率密度最大。由于墨西哥城和圣保罗位于热带纬度地区,很少受极地或亚热带风力急流的影响,所以在这五所城市中,墨西哥城和圣保罗高空风能功率密度相对较低。

风筝涡轮机模型设计大比拼

为捕获高空风力急流中蕴藏的能量,风能制造商正在设计、制造各种风筝涡轮机,从而可以将风力动能转化为电能。

空中风电公司(Sky WindPower)就设计了一款风筝涡轮机模型,该模型由四个相连的涡轮机风筝主体和连接风筝的绳子组成,每个涡轮机又包含各自的旋转转子。风筝涡轮机可以通过绳子将电力传输到地面的汇电中心站。

意大利风筝发电公司(Kite Gen)设计了另一个模型,该模型类似一个旋转木马。这种模型在地面设有基站,基站连接七个风筝,每架风筝的飞行模式都由地面的基站控制,从而能够捕获最多的风力。风筝在空气中盘旋转圈,收集风力,从而不断拉拽连接其与地面基站的绳子,拉拽产生的压力就促使类似滑轮系统,从而将风力动能转化为电能。

发电风筝能否“飞得更高”?

尽管高空气流蕴藏巨大的风能,但风筝涡轮机却仍然面临着风力不稳定的挑战。卡尔代拉表示:“即使高空风力相对地面以上风力相对持续稳定,但还是不够持续稳定。”

为此,阿彻和卡尔代拉提议建立一个大规模电,用来向电力需求大于生产力的地区提供多余电力。

高空风筝发电的另一个障碍是飞机的干扰。但空中风电公司和风筝发电公司等制造商都表示,空中交通不是个大问题。风筝发电使用者只需获得其上空的飞行限制许可,就如建核电站和炼油厂需要取得的批准一样。

此外,空中风电公司还建议,放飞风筝可尽量选则在离城区不远的乡村地区进行,研究者们将其称作“高流动”(high-flow)点。

高空发电风筝目前还没有投入使用,但据风筝制造商们预测,其电力成本将只有每千瓦时2到4美分。(张颖)

关键词:

风筝发电


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