放只風箏捕獲高空風能

在過去，從對流層無窮無盡的風中獲取能源僅僅是個夢想，而今，荷蘭代爾夫特工業大學的科學家將一只面積為10 平方米的風箏放入高空，另一端拴在一個發電機上，成功從高空捕獲風能，產生了10千瓦的電力，可以滿足10戶家庭使用。

梯形電站

目前，研究人員正計劃試驗他們制造的一個能產生50 千瓦特電能的更大的風箏。這種能捕獲高空風能的風箏被稱為“梯形電站”，最終，研究人員將建一個由眾多風箏組成的能產生100兆瓦特電能的梯形電站，產生的能量足夠10萬個用戶使用。

可持續能源工程教授和前宇航員烏波·歐克斯領導了梯形電站項目，他相信風箏是從距離地面1 千米或更高的高空捕獲很多能量的一種比較廉價的方法，高空風能比地面的風能高數百倍。他說：“我們必須利用自然為我們提供的所有能量，利用風箏產電的方法非常具有吸引力。”

歐克斯并不是唯一進行這項研究的人。美國風箏公司馬克尼公司是第一家因為生產的可更新能源的價格比煤炭發電更便宜而獲得谷歌獎金的公司。這兩個科研組的目的都是發掘高空風能，高空風能比渦輪機通常依靠的地面風能更豐富可靠。斯坦福大學卡內基研究所的氣候科學家肯·卡爾代拉已經估計出，風中包含的總能量是地球上的人類所需總能量的100 倍。但是，大部分風能都位于高空。

一般來說，風車的葉片聳立在距離地面大約80米的高空，這里的風速大約是每秒5 米。然而在800米的高空，風速上升到每秒7米，因此具有更大能量。事實上，要制造一個可以利用800米高空風能的渦輪機根本就不可能，但是風箏很容易就能達到這個高度。而且在英國、荷蘭、愛爾蘭和丹麥等國家，高空風速較高，都適合采用風箏發電。

“8”字形飛行在風箏發電公司的風箏構造中，風箏是由兩條線纜牽拉飛行的，每條線纜都由一個與計算機控制的絞盤相連的獨立繞線鼓所把握。一旦風箏被放飛并到了穩定的飛行階段，就需要靠這兩根線纜來牽拉收放，絞盤則負責放松。這些線纜的旋轉帶動了發電機的轉動。當幾乎所有的線纜都放開的時候，絞盤就開始將其拉回，讓風箏回到其原來的位置。當線纜到達最大高度時，風箏會重新返回原來位置，不斷重復上升和下降的過程。風箏通過這樣拉動與地面發電機連接在一起的線纜來發電。也就是說，作用于“風箏翅膀”的強風會在環形電纜一側產生向上力，在另一側產生向下力，使電纜旋轉。緩慢旋轉的環形電纜推動梯形電站的一個發電機運轉，從而產生電能。

通過電腦控制，研究人員已經解決了風箏呈“8”字形飛行的模式。當一只風箏需要收線時，它將與地面呈一定角度飛行，這時它就像一架滑翔機，不需要多少動力就能滑行。目前，研究人員能利用這些飛行模式最大化實現風箏發電。此外，人們還在想方設法擴大基本樣機，以實現多只風箏共同發電。即當一只風箏上升時，另一只就下降。

據研究人員估計，風箏發電的成本每千瓦小時不超過4便士，這種方法比風輪機發電的成本少了一半。技術問題一旦得到了解決，我們就可以將這種發電站的規模擴大到和火力發電站一樣大，而我們所需要做的，就是不斷增加風箏的數量。

利用風箏捕捉高空風能的想法激勵著人們的熱情，目前，已經出現了建設幾個大規模示范項目的想法。意大利公司風箏發電站設計了一個可以產生10 億瓦特電能的風箏發電系統的方案。10 億瓦特電能相當于一個標準燃煤發電站產生的電量。這個方案包括放飛4 只500平方米的風箏。

研究人員認為，如果資金充足，商業化風箏電站將在5 年內實現運營。

風能潛力巨大

地球表面大量空氣流動所產生的動能就是風能。由于地面各處受太陽輻照后氣溫變化不同和空氣中水蒸氣的含量不同，因而引起各地氣壓的差異，在水平方向高壓空氣向低壓地區流動，即形成風。

風能資源決定于風能密度和可利用的風能年累積小時數。風能密度是單位迎風面積可獲得的風的功率，與風速的三次方和空氣密度成正比關系。據估算，全世界的風能總量約1 300 億千瓦，中國的風能總量約16億千瓦。

風能資源受地形的影響較大，世界風能資源多集中在沿海和開闊大陸的收縮地帶，如美國的加利福尼亞州沿岸和北歐一些國家，中國的東南沿海、內蒙古、新疆和甘肅一帶風能資源也很豐富。

風能的利用主要是以風能作動力和風力發電兩種形式，其中又以風力發電為主。以風能作動力，就是利用風來直接帶動各種機械裝置，如帶動水泵提水等。目前，世界上約有100多萬臺風力提水機在運轉。澳大利亞的許多牧場，都設有這種風力提水機。在很多風力資源豐富的國家，科學家們還利用風力發動機鍘草、磨面和加工飼料等。

利用風力發電，以丹麥應用最早，而且使用較普遍。丹麥雖只有500 多萬人口，卻是世界風能發電大國和發電風輪生產大國，世界10大風輪生產廠家有5 家在丹麥，世界60%以上的風輪制造廠都在使用丹麥的技術，是名副其實的“風車大國”。

截止到2006年底，世界風力發電總量居前3 位的分別是德國、西班牙和美國，三國的風力發電總量占全球風力發電總量的60%。

此外，風力發電還逐漸走進居民住宅。在英國，迎風緩緩轉動葉片的微型風能電機正在成為一種新景觀。家庭安裝微型風能發電設備，不但可以為生活提供電力，節約開支，還有利于環境保護。

我國風力資源豐富，可開發利用的風能儲量為10 億千瓦。對風能的利用，特別是對我國沿海島嶼，交通不便的邊遠山區、地廣人稀的草原牧場，以及遠離電網的農村、邊疆，作為解決生產和生活能源的一種可靠途徑，具有十分重要的意義。

現在，研究人員利用風箏捕獲高空風能的科技一旦實現，人們利用風能的方式和地域將更加廣泛。

當一只只巨大的風箏迎風起舞時，不僅是一幅美麗的畫面，還在為我們的生活提供清潔的電力。