將發(fā)電站放飛在萬米高空

風能是世界上發(fā)展最快的能源，目前裝機容量已達到5萬兆瓦，大約相當于50個核電站。但這種無污染能源的利用也面臨不少問題：比如它會產生噪音，旋轉的葉輪機會干擾電視信號接收，而在沒有風的時候，這些風車就顯得大煞風景了；又由于風力不夠穩(wěn)定，據(jù)統(tǒng)計，風車的發(fā)電效率很少能高于三成(實際發(fā)電量與風車全速轉動發(fā)電量之比)，而如果風刮得過大。像臺風和龍卷風，結果就更慘了，風車往往會過早“夭折”。

影響風車發(fā)電的最主要的因素有兩個：空氣密度和風速。發(fā)電功率與空氣密度、風速的立方成正比，可見風速對發(fā)電能力的影響十分明顯。風力發(fā)電受地形限制很大，發(fā)電站一般建在向風的高地、廣闊的平原和海岸線附近，而不能建在背風的山上。另外，由于地面的風力不夠穩(wěn)定，也不夠強，即使設計的發(fā)電能量很大，風車轉不快也是徒然。

澳大利亞悉尼技術大學的工程師布賴恩·羅伯茨想到的解決辦法是：把風力發(fā)電機放飛到空中，而不是安裝在地面。因為在5000米～15000米同溫層以下的高空，有風速為每小時320千米左右的急流，如果風車能在這一高度發(fā)電，估計效率將達到80％-90％。目前，羅伯茨與另外3位工程師合作，在美國加州圣地亞哥創(chuàng)辦了天空風能公司，以實踐這個異想天開的發(fā)明。

他們研制的設備名為“飛行發(fā)電機”，它由一個架子和4個螺旋槳組成，根據(jù)羅伯茨的設想，飛行發(fā)電機將像風箏一樣在急流中盤旋。每個螺旋槳直徑為40米，完全用碳纖維、鋁合金、玻璃纖維等制造飛機的材料組成。與地面相連的“風箏線”具有固定發(fā)電機和傳回電能兩個作用，約10厘米粗，內層是導電的鋁絲，外層包著極為堅固的纖維。這個飛行發(fā)電機約重20噸。起飛的時候，由地面向其供電，使螺旋槳旋轉，像直升機一樣帶動整個結構升空，達到預定高度后，傾斜為40度左右，這時候一方面利用風產生的升力維持其高度，另一方面利用風力帶動螺旋槳發(fā)電，把2萬伏特的電壓傳到地面。

這個大風箏究竟能制造多少能源?據(jù)羅伯茨估計，如果能放到時速300千米的風域。每個發(fā)電機的功率能達20兆瓦，600個飛行發(fā)電機升空。就能供應兩個芝加哥大小的城市用電(芝加哥正好位于北半球急流附近)。至于成本，以目前281萬瓦的設計發(fā)電能力。一般以美國城市上空80％的風力發(fā)電率計算，每度電的成本絕對比化石燃料便宜。不過高空發(fā)電機需要計算機控制平衡、GPS定位，還要應對惡劣天氣，進行機械故障維護，另外還要避開閃電或電暈帶來的損壞。

根據(jù)天空風能公司的計劃，只要獲得了美國聯(lián)邦航空局的批準，他們將在兩年內建造出一個功率為200千瓦的發(fā)電機原型。在美國上空進行試驗。羅伯茨說：“我們現(xiàn)在已經完成了設計。確定了太小和重量，并核算了成本，等等。我們做完了所有相關工作，只需要400萬美元來生產出成品。”