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空中藏著100倍的電_如何去收割呢?答案竟然是

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2023-02-28 15:56:03    作者:付莎禰    瀏覽次數(shù):43
導(dǎo)讀

為了緩解人類的能源焦慮,科學(xué)家和工程師們正在日以繼夜的搗鼓可控核聚變——不論花多少錢、花多少時間、花多少資源。但其實(shí),要解決這個問題,只需要放放風(fēng)箏就可以了。根據(jù)估算,在9000米的空中,常年時速穩(wěn)定在16

為了緩解人類的能源焦慮,科學(xué)家和工程師們正在日以繼夜的搗鼓可控核聚變——不論花多少錢、花多少時間、花多少資源。

但其實(shí),要解決這個問題,只需要放放風(fēng)箏就可以了。

根據(jù)估算,在9000米的空中,常年時速穩(wěn)定在160公里左右的高空急流,能夠給我們帶來的電能,是我們目前,全人類全部需求的100倍。

怎么樣,還有啥好焦慮的呢。只用認(rèn)認(rèn)真真的研究如何把風(fēng)箏放到那個高度去薅羊毛就行了嘛。雖然,這也不是一件簡單的事。

那么,我們退而求其次,矮一點(diǎn)可以嗎?

當(dāng)然可以,實(shí)際上,現(xiàn)在已經(jīng)有了各式各樣的公司正在發(fā)開各式各樣的“風(fēng)箏”,準(zhǔn)備把它們放到空中收割風(fēng)能。跟傳統(tǒng)長得都大同小異的風(fēng)機(jī)完全不同,這幫新生派長得那叫......奇形怪狀呀。

今天,咱們就來聊聊它們,主要會講兩個方面:第一,為什么要用放風(fēng)箏來發(fā)電;第二,它們都是怎么發(fā)電的,優(yōu)缺點(diǎn)各是什么,它們真的是未來風(fēng)能的最佳承載體嗎?

為什么要飛上天去發(fā)電?簡單講有3個理由,分別是可以獲得更好的風(fēng)能資源、可以更有效的降低成本,以及,更少的對環(huán)境的影響了。當(dāng)然,它們都是建立在跟傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的對比上的。

傳統(tǒng)風(fēng)機(jī),為什么要建得又高又大呢,因?yàn)楦咛幍娘L(fēng)更快更穩(wěn)嘛。在地形、地貌,還有人造建筑物的影響下,靠近地面的風(fēng)容易產(chǎn)生風(fēng)切變,于是效率和穩(wěn)定性都降低了。而越往高處走,風(fēng)切變就越小,風(fēng)力越穩(wěn)定、風(fēng)速也更快,蘊(yùn)藏著的風(fēng)能自然就大大增加了。

這里有個公式,你不需要看懂,只需要知道風(fēng)能跟風(fēng)速的立方成正比就好了。假如風(fēng)速變?yōu)樵瓉淼膬杀叮瑒t收獲的風(fēng)能,可以直接翻到原來的8倍,這個漲幅,正是我們需要的呀。

所以傳統(tǒng)風(fēng)機(jī),不僅要建得高,還要建得偏,甚至,直接建到海面上,就是為了能薅到更優(yōu)質(zhì)的風(fēng)能。

那你說能飛得更高的風(fēng)箏,不是就具有了先天的優(yōu)勢了嗎。

另外,由于它是飛在天上的,不需要任何的支撐,只用一根纜繩拴住就行了,所以就省去了傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)下面的那根大柱子,以及,相應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施。用的材料更少、花的建筑成本更低、同時,運(yùn)輸起來也更加的方便,方方面面都省了,所以總體的成本就下降了很多。

你看,光這兩樣,用更低的投入獲得更好的資源,就已經(jīng)相當(dāng)誘人了吧,再加上,它對環(huán)境還特別的友好。不僅自身不容易破壞環(huán)境,而且由于碳足跡更小,帶來的間接環(huán)境影響也更小了。真的是毫無理由放著它不用呀!

那么,怎么用?目前,主流的模式有兩種,它們又分別帶來了兩種不同的......飛行設(shè)備的形式。

先說模式,雖然都是有個地面站,拉根繩子放個飛行物到空中去,但是具體在哪里發(fā)電,卻并不相同。第一種是空中發(fā)電模式,它通常使用的都是可以自主飛行的滑翔機(jī)。滑翔機(jī)上的螺旋槳,既是自己垂直起降時的動力來源,又是飛到高空后,捕獲風(fēng)力的渦輪機(jī)。

電力在這里產(chǎn)生,然后通過連接著地面的電纜,再將生產(chǎn)出來的電傳回去,它的好處是,只要飛行穩(wěn)定,電力產(chǎn)出就可以穩(wěn)定。當(dāng)然,這種模式除了使用硬質(zhì)的滑翔機(jī)外,也有使用軟質(zhì)的充氣飛艇的。至于是硬好還是軟好,我們一會兒再說。

另一種模式是地面發(fā)電,它通常放上去的,就真的是一個大風(fēng)箏了。

風(fēng)箏的一邊系到地面發(fā)電機(jī)組上,在它被吹上天空,以一定的模式飛行時,會拉著電機(jī)轉(zhuǎn)動起來,于是電力便產(chǎn)生了。但是,這繩子總是有極限的嘛,當(dāng)全部放完后,這套系統(tǒng)就必須要使用一點(diǎn)點(diǎn)剛才發(fā)出來的電將風(fēng)箏重新拉回來,接著,再次放飛,不斷的重復(fù)此過程。

所以地面發(fā)電模式所生產(chǎn)的電,就不是一種穩(wěn)定的狀態(tài)了,它會制造出峰值和谷值,必須要經(jīng)由某些調(diào)整措施拉平后才能往外輸出,比如,先把它們存在電池里面。所以,兩種模式,各有優(yōu)劣,就看誰先跑得出來了。

當(dāng)然,用滑翔機(jī)和用風(fēng)箏本身也有很大的區(qū)別。前者由于擁有硬質(zhì)的機(jī)身和機(jī)翼,所以能夠更好的調(diào)整空中姿態(tài),應(yīng)對不同的氣流狀態(tài),利用起風(fēng)能來是既高效又靈活。對了,補(bǔ)充一點(diǎn),不論是滑翔機(jī)還是風(fēng)箏,它們放上天后,既不是穩(wěn)住不動也不是到處亂動,而是以一種設(shè)計(jì)好的軌跡維持側(cè)風(fēng)飛行。

為什么要側(cè)風(fēng)飛行,因?yàn)檫@樣的效率才更高。早在1980年,美國工程師邁爾斯勞埃德就在一篇經(jīng)典論文中仔仔細(xì)細(xì)的分析了利用風(fēng)箏發(fā)電時,側(cè)風(fēng)飛行和非側(cè)風(fēng)飛行的區(qū)別,得出了這一獲得公認(rèn)的結(jié)論。

不過硬質(zhì)機(jī)身也有問題——萬一一個不小心墜毀,就真的毀了。自己毀了不說,還有可能會殃及地面上的花花草草,風(fēng)險(xiǎn)較大。另外,跟傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)常被人詬病的一點(diǎn)類似,它對鳥類的友好程度也算不上高,撞鳥、或是鳥撞之后,大概率都是同歸于盡。相反,柔軟的風(fēng)箏還有飛艇就很安全了,摔不破、撞不碎,還可以當(dāng)成空中的氣墊床,風(fēng)險(xiǎn)可控。但缺點(diǎn)嘛,就是不好控制容易亂飛,畢竟,改變飛行姿態(tài),是需要有一樣叫做“控制面”的東西的。

好,我承認(rèn),這些東西到目前為止看起來都還只像是過家家。即便是它們當(dāng)中的王者, 發(fā)電量也只有600千瓦而已,對比起來,普通的陸地風(fēng)機(jī)是5兆瓦,海上風(fēng)機(jī)是15兆瓦左右,簡直N倍于發(fā)電風(fēng)箏呀,所以它離真正的商業(yè)化還差的很遠(yuǎn)。

不過呢,至少在這幾個領(lǐng)域,咱們還是能夠看得到一些落地的苗頭的,比方說災(zāi)難救援時的臨時需求。

由于它方便運(yùn)輸和安裝,所以可以快速建立起一個臨時的發(fā)電站,在小范圍內(nèi)為救災(zāi)急需的電力提供保障。還比方說在一些風(fēng)力資源豐富但是卻常常遭遇颶風(fēng)的地方,你想從風(fēng)里面撈點(diǎn)好處,但是建設(shè)開支巨大的傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)又經(jīng)常是得不償失,那么好了,現(xiàn)在發(fā)電風(fēng)箏來了,既靈活又便宜,即便被毀了,也不至于心疼到吐血吧。

當(dāng)然最后,它還是要朝大型化和商業(yè)化發(fā)展才有未來嘛。還記得咱們一開頭說的那個9000米和100倍嗎,那里,才是它真正的歸宿,希望它能早點(diǎn)飛到。

 
(文/付莎禰)
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