放只风筝捕获高空风能

　　在过去,从对流层无穷无尽的风中获取能源仅仅是个梦想，而今，荷兰代尔夫特工业大学的科学家将一只面积为10 平方米的风筝放入高空，另一端拴在一个发电机上，成功从高空捕获风能，产生了10千瓦的电力，可以满足10户家庭使用。

　　梯形电站

　　目前，研究人员正计划试验他们制造的一个能产生50 千瓦特电能的更大的风筝。这种能捕获高空风能的风筝被称为“梯形电站”，最终，研究人员将建一个由众多风筝组成的能产生100兆瓦特电能的梯形电站，产生的能量足够10万个用户使用。

　　可持续能源工程教授和前宇航员乌波·欧克斯领导了梯形电站项目，他相信风筝是从距离地面1 千米或更高的高空捕获很多能量的一种比较廉价的方法，高空风能比地面的风能高数百倍。他说：“我们必须利用自然为我们提供的所有能量，利用风筝产电的方法非常具有吸引力。”

　　欧克斯并不是唯一进行这项研究的人。美国风筝公司马克尼公司是第一家因为生产的可更新能源的价格比煤炭发电更便宜而获得谷歌奖金的公司。这两个科研组的目的都是发掘高空风能，高空风能比涡轮机通常依靠的地面风能更丰富可靠。斯坦福大学卡内基研究所的气候科学家肯·卡尔代拉已经估计出，风中包含的总能量是地球上的人类所需总能量的100 倍。但是，大部分风能都位于高空。

　　一般来说，风车的叶片耸立在距离地面大约80米的高空，这里的风速大约是每秒5 米。然而在800米的高空，风速上升到每秒7米，因此具有更大能量。事实上，要制造一个可以利用800米高空风能的涡轮机根本就不可能，但是风筝很容易就能达到这个高度。而且在英国、荷兰、爱尔兰和丹麦等国家，高空风速较高，都适合采用风筝发电。

　　“8”字形飞行在风筝发电公司的风筝构造中，风筝是由两条线缆牵拉飞行的，每条线缆都由一个与计算机控制的绞盘相连的独立绕线鼓所把握。一旦风筝被放飞并到了稳定的飞行阶段，就需要靠这两根线缆来牵拉收放，绞盘则负责放松。这些线缆的旋转带动了发电机的转动。当几乎所有的线缆都放开的时候，绞盘就开始将其拉回，让风筝回到其原来的位置。当线缆到达最大高度时，风筝会重新返回原来位置，不断重复上升和下降的过程。风筝通过这样拉动与地面发电机连接在一起的线缆来发电。也就是说，作用于“风筝翅膀”的强风会在环形电缆一侧产生向上力，在另一侧产生向下力，使电缆旋转。缓慢旋转的环形电缆推动梯形电站的一个发电机运转，从而产生电能。

　　通过电脑控制，研究人员已经解决了风筝呈“8”字形飞行的模式。当一只风筝需要收线时，它将与地面呈一定角度飞行，这时它就像一架滑翔机，不需要多少动力就能滑行。目前，研究人员能利用这些飞行模式最大化实现风筝发电。此外，人们还在想方设法扩大基本样机，以实现多只风筝共同发电。即当一只风筝上升时，另一只就下降。

　　据研究人员估计，风筝发电的成本每千瓦小时不超过4便士，这种方法比风轮机发电的成本少了一半。技术问题一旦得到了解决，我们就可以将这种发电站的规模扩大到和火力发电站一样大，而我们所需要做的，就是不断增加风筝的数量。

　　利用风筝捕捉高空风能的想法激励着人们的热情，目前，已经出现了建设几个大规模示范项目的想法。意大利公司风筝发电站设计了一个可以产生10 亿瓦特电能的风筝发电系统的方案。10 亿瓦特电能相当于一个标准燃煤发电站产生的电量。这个方案包括放飞4 只500平方米的风筝。

　　研究人员认为，如果资金充足，商业化风筝电站将在5 年内实现运营。

　　风能潜力巨大

　　地球表面大量空气流动所产生的动能就是风能。由于地面各处受太阳辐照后气温变化不同和空气中水蒸气的含量不同，因而引起各地气压的差异，在水平方向高压空气向低压地区流动，即形成风。

　　风能资源决定于风能密度和可利用的风能年累积小时数。风能密度是单位迎风面积可获得的风的功率，与风速的三次方和空气密度成正比关系。据估算，全世界的风能总量约1 300 亿千瓦，中国的风能总量约16亿千瓦。

　　风能资源受地形的影响较大，世界风能资源多集中在沿海和开阔大陆的收缩地带，如美国的加利福尼亚州沿岸和北欧一些国家，中国的东南沿海、内蒙古、新疆和甘肃一带风能资源也很丰富。

　　风能的利用主要是以风能作动力和风力发电两种形式，其中又以风力发电为主。以风能作动力，就是利用风来直接带动各种机械装置，如带动水泵提水等。目前，世界上约有100多万台风力提水机在运转。澳大利亚的许多牧场，都设有这种风力提水机。在很多风力资源丰富的国家，科学家们还利用风力发动机铡草、磨面和加工饲料等。

　　利用风力发电，以丹麦应用最早，而且使用较普遍。丹麦虽只有500 多万人口，却是世界风能发电大国和发电风轮生产大国，世界10大风轮生产厂家有5 家在丹麦，世界60%以上的风轮制造厂都在使用丹麦的技术，是名副其实的“风车大国”。

　　截止到2006年底，世界风力发电总量居前3 位的分别是德国、西班牙和美国，三国的风力发电总量占全球风力发电总量的60%。

　　此外，风力发电还逐渐走进居民住宅。在英国，迎风缓缓转动叶片的微型风能电机正在成为一种新景观。家庭安装微型风能发电设备，不但可以为生活提供电力，节约开支，还有利于环境保护。

　　我国风力资源丰富，可开发利用的风能储量为10 亿千瓦。对风能的利用，特别是对我国沿海岛屿，交通不便的边远山区、地广人稀的草原牧场，以及远离电网的农村、边疆，作为解决生产和生活能源的一种可靠途径，具有十分重要的意义。

　　现在，研究人员利用风筝捕获高空风能的科技一旦实现，人们利用风能的方式和地域将更加广泛。

　　当一只只巨大的风筝迎风起舞时，不仅是一幅美丽的画面，还在为我们的生活提供清洁的电力