风力发电机论文|美国试图使用高空风力涡轮机为纽约供电

美国试图使用高空风力涡轮机为纽约供电

据《连线》杂志报道，吹在曼哈顿街道上的微风无法为整个城市供电，但理论上，安装在城市上方数千英尺的风力涡轮机可以做到这一点。美国科学家正试图利用这项技术为整个城市供电。

潜力无限的能源宝库

根据第一次严格的全球高空风力研究，估计在离地面约 16 至 40,000 英尺的高度，有足够的能量满足全球一百倍的电力需求。最先进的地面风力发电厂的风密度低于每平方米 1 千瓦。在纽约上空的急流附近，风密度可以达到每平方米 16 千瓦。如果能克服风的间歇性问题，空气中就会有一个潜力无限的能源宝库。

更重要的是，最理想的高空风资源位于人口稠密的地区，如北美东海岸和中国沿海地区。加州州立大学科学家克里斯蒂娜·阿彻说：“高空能量确实很神奇。那里有无限的能量吊车公司，虽然它不像我们想象的那么稳定。它不会解决我们所有的能量问题。才华横溢的技能，但是它肯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，研究结果发表在《能源》（Energies）杂志上。

数百年来，我们一直在使用高密度化石燃料。石油供应的激增和对气候变化的担忧赋予了绿色技术新的生命。不幸的是，可再生能源的分布通常是无止境的，这意味着您需要开发大片区域才能获得所需的能源。因此，工程师们正在寻找尽可能密集的可再生能源。在这种情况下，高空风看起来很有希望。

两个主要的设计框架今天仍在使用

风力可以像旋转的磁铁一样发电，并且随着速度的变化而变化。因此，风速的微小增加可以大大增加机械能的量。高空风的速度很快，可以在全球范围内迅速传播，同时比地面风更容易预测。高海拔风的这些特征最终促使发明家和科学家将希望寄托在风向一直非常强劲的高海拔地区。1970年代能源危机爆发时，各种新能源概念不断涌现。工程师和发明家为使用高空风的设计申请了多项专利。

他们提出的两个主要设计框架至今仍在使用。第一种基本是在空中建一个发电站二手吊车，在高空发电，然后通过电缆输送到地面。第二种更像风筝，先将机械能输送到地面，再通过发电机将其转化为电能。理论上，这两种方法都有效，但从未对这两种技术的可行性进行全面而严格的评估。

美国能源部曾经有一个规模很小的高空风电项目。第一个关于高空风特征的准确数据来自这个项目。然而，由于1980年代能源价格暴跌，里根政府下的能源部官员将资金挪作他用，最终导致他们无疾而终。尽管近年来世界对可再生能源的发展越来越重视，但该项目并未重启。这不是因为它不好，相反，正是因为它太新颖，离现实很远。

仍面临诸多困难

美国国家可再生能源实验室发言人乔治·道格拉斯（George Douglas）表示：“我们现在主要关注可以快速商业化的项目，比如可以在大约 10 年内推向市场的项目。” KiteGen 初创公司如 Sky Windpower、Magenn 和 Makani 几年前就开始涉足高空风力开发，现在看来，他们有望提前实现目标。克里斯蒂娜说：“我们离工作原型并没有想象的那么远。” 不过，她也指出，这些公司无一例外地对他们的实验数据守口如瓶。

Magenn 的 CFO 巴里·莫内特 (Barry Monette) 表示，明年公司将出售“两到四个”工作原型，届时“第一笔收入”将记入公司账户。Magenn 的机器可以在较低的高度运行。莫尼特说：“我们确认，除非发生意外风力发电机论文，否则我们将成为第一家进入市场的公司。”

从长远来看，使用这样的机器来为整个城市供电仍然很困难。这主要是因为即使海拔位置是最佳的，一年中也会有 5% 的时间没有风。克里斯蒂娜的合著者、斯坦福大学的生态学家肯卡尔德拉说：“换句话说，你要么拥有备用能源风力发电机论文，大量的能源储备，要么整个大陆甚至全球电网来确保风力发电的可用性。因此，尽管高空风最终可能被证明是一种重要的能源，但它需要完整的基础设施。”