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空中風(fēng)電公司設(shè)計(jì)的渦輪機(jī)風(fēng)箏效果圖

　　美國斯坦福大學(xué)環(huán)境和氣候科學(xué)家克莉絲汀娜·阿徹和肯·卡爾代拉日前發(fā)表研究報(bào)告稱，高空急氣流在任何時(shí)候所含的風(fēng)能，超出地球上消耗的所有電能的100倍。

　　該研究結(jié)果于2009年5月發(fā)表在《能源》期刊上。阿徹是斯坦福大學(xué)和加利福尼亞州立大學(xué)芝加哥分校副教授，而卡爾代拉是斯坦福大學(xué)副教授和華盛頓卡內(nèi)基研究所研究員。

　　據(jù)科研和技術(shù)新聞網(wǎng)報(bào)道，為捕獲這種高空風(fēng)能，研究者們正在構(gòu)想設(shè)計(jì)風(fēng)力渦輪風(fēng)箏模型。這類風(fēng)箏與一根電纜繩相連，將可以飛得很高，與大型客機(jī)并肩飛行；高空急氣流穿過風(fēng)箏的渦輪，渦輪旋轉(zhuǎn)的葉片會(huì)把風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，然后向下傳輸經(jīng)過長約3萬尺的電纜，最終到達(dá)電網(wǎng)傳輸系統(tǒng)。（1尺約合0.3米）

　　研究員們表示，如果能掌控這些高空氣流，就相當(dāng)于打開了另一扇通向高效和無窮電力資源的大門。阿徹說，高空風(fēng)箏具有成本低廉的巨大潛力，同時(shí)該研究也指出，高空蘊(yùn)藏的風(fēng)力資源巨大而且相對(duì)穩(wěn)定可靠。

　　研究揭示高風(fēng)能密度城市

　　研究員們對(duì)美國國家環(huán)境預(yù)報(bào)中心和歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心27年內(nèi)的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行了分析，完成全球首個(gè)高緯度風(fēng)能調(diào)查。

　　通過研究大氣中的風(fēng)能在地點(diǎn)和時(shí)間上的分布，研究員們發(fā)現(xiàn)，約3.2萬尺的高空風(fēng)能功率密度最大?？柎硎荆骸帮L(fēng)能功率密度的大小，表明通過一個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)葉的風(fēng)能多少?！?/P>

　　高緯度風(fēng)力中蘊(yùn)藏著巨大的能量。卡爾代拉表示：“如果能開發(fā)高空風(fēng)力，哪怕只有1%，也足夠?yàn)槿祟愄峁┏掷m(xù)電力?！?/P>

　　阿徹和卡爾代拉的研究結(jié)果顯示，日本、中國東部、美國東海岸、澳大利亞南部以及非洲東北部等地區(qū)的高空風(fēng)能功率密度最大。

　　研究還對(duì)世界上五個(gè)最大的城市高空風(fēng)能功率進(jìn)行了分析和評(píng)估。這五個(gè)城市分別是東京、紐約、圣保羅、首爾和墨西哥城。阿徹表示：“紐約是美國所有城市中，具有最大高空平均風(fēng)能功率密度的城市?！?/P>

　　東京和首爾受東亞季風(fēng)急流影響,其高空風(fēng)能功率密度最大。由于墨西哥城和圣保羅位于熱帶緯度地區(qū)，很少受極地或亞熱帶風(fēng)力急流的影響，所以在這五所城市中，墨西哥城和圣保羅高空風(fēng)能功率密度相對(duì)較低。

　　風(fēng)箏渦輪機(jī)模型設(shè)計(jì)大比拼

　　為捕獲高空風(fēng)力急流中蘊(yùn)藏的能量，風(fēng)能制造商正在設(shè)計(jì)、制造各種風(fēng)箏渦輪機(jī)，從而可以將風(fēng)力動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能。

　　空中風(fēng)電公司就設(shè)計(jì)了一款風(fēng)箏渦輪機(jī)模型，該模型由四個(gè)相連的渦輪機(jī)風(fēng)箏主體和連接風(fēng)箏的繩子組成，每個(gè)渦輪機(jī)又包含各自的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子。風(fēng)箏渦輪機(jī)可以通過繩子將電力傳輸?shù)降孛娴膮R電中心站。

　　意大利風(fēng)箏發(fā)電公司設(shè)計(jì)了另一個(gè)模型，該模型類似一個(gè)旋轉(zhuǎn)木馬。這種模型在地面設(shè)有基站，基站連接七個(gè)風(fēng)箏，每架風(fēng)箏的飛行模式都由地面的基站控制，從而能夠捕獲最多的風(fēng)力。風(fēng)箏在空氣中盤旋轉(zhuǎn)圈，收集風(fēng)力，從而不斷拉拽連接其與地面基站的繩子，拉拽產(chǎn)生的壓力就促使類似滑輪系統(tǒng)，從而將風(fēng)力動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能。

　　發(fā)電風(fēng)箏能否“飛得更高”？

　　盡管高空氣流蘊(yùn)藏巨大的風(fēng)能，但風(fēng)箏渦輪機(jī)卻仍然面臨著風(fēng)力不穩(wěn)定的挑戰(zhàn)?？柎硎荆骸凹词垢呖诊L(fēng)力相對(duì)地面以上風(fēng)力相對(duì)持續(xù)穩(wěn)定，但還是不夠持續(xù)穩(wěn)定?！?/P>

　　為此，阿徹和卡爾代拉提議建立一個(gè)大規(guī)模電網(wǎng)，用來向電力需求大于生產(chǎn)力的地區(qū)提供多余電力。

　　高空風(fēng)箏發(fā)電的另一個(gè)障礙是飛機(jī)的干擾。但空中風(fēng)電公司和風(fēng)箏發(fā)電公司等制造商都表示，空中交通不是個(gè)大問題。風(fēng)箏發(fā)電使用者只需獲得其上空的飛行限制許可，就如建核電站和煉油廠需要取得的批準(zhǔn)一樣。

　　此外，空中風(fēng)電公司還建議，放飛風(fēng)箏可盡量選則在離城區(qū)不遠(yuǎn)的鄉(xiāng)村地區(qū)進(jìn)行,研究者們將其稱作“高流動(dòng)”點(diǎn)。

　　高空發(fā)電風(fēng)箏目前還沒有投入使用，但據(jù)風(fēng)箏制造商們預(yù)測(cè)，其電力成本將只有每千瓦時(shí)2到4美分。

意大利風(fēng)箏發(fā)電公司設(shè)計(jì)渦輪機(jī)風(fēng)箏效果圖