美國試圖使用高空風力渦輪機為紐約供電

據《連線》雜志報道，吹在曼哈頓街道上的微風無法為整個城市供電，但理論上，安裝在城市上方數千英尺的風力渦輪機可以做到這一點。美國科學家正試圖利用這項技術為整個城市供電。

潛力無限的能源寶庫

根據第一次嚴格的全球高空風力研究，估計在離地面約 16 至 40,000 英尺的高度，有足夠的能量滿足全球一百倍的電力需求。最先進的地面風力發電廠的風密度低于每平方米 1 千瓦。在紐約上空的急流附近，風密度可以達到每平方米 16 千瓦。如果能克服風的間歇性問題，空氣中就會有一個潛力無限的能源寶庫。

更重要的是，最理想的高空風資源位于人口稠密的地區，如北美東海岸和中國沿海地區。加州州立大學科學家克里斯蒂娜·阿徹說：“高空能量確實很神奇。那里有無限的能量吊車公司，雖然它不像我們想象的那么穩定。它不會解決我們所有的能量問題。才華橫溢的技能，但是它肯定會幫助我們解決這個問題。” 克里斯蒂娜與另一位學者合作實施了一項研究，研究結果發表在《能源》（Energies）雜志上。

數百年來，我們一直在使用高密度化石燃料。石油供應的激增和對氣候變化的擔憂賦予了綠色技術新的生命。不幸的是，可再生能源的分布通常是無止境的，這意味著您需要開發大片區域才能獲得所需的能源。因此，工程師們正在尋找盡可能密集的可再生能源。在這種情況下，高空風看起來很有希望。

兩個主要的設計框架今天仍在使用

風力可以像旋轉的磁鐵一樣發電，并且隨著速度的變化而變化。因此，風速的微小增加可以大大增加機械能的量。高空風的速度很快，可以在全球范圍內迅速傳播，同時比地面風更容易預測。高海拔風的這些特征最終促使發明家和科學家將希望寄托在風向一直非常強勁的高海拔地區。1970年代能源危機爆發時，各種新能源概念不斷涌現。工程師和發明家為使用高空風的設計申請了多項專利。

他們提出的兩個主要設計框架至今仍在使用。第一種基本是在空中建一個發電站二手吊車，在高空發電，然后通過電纜輸送到地面。第二種更像風箏，先將機械能輸送到地面，再通過發電機將其轉化為電能。理論上，這兩種方法都有效，但從未對這兩種技術的可行性進行全面而嚴格的評估。

美國能源部曾經有一個規模很小的高空風電項目。第一個關于高空風特征的準確數據來自這個項目。然而，由于1980年代能源價格暴跌，里根政府下的能源部官員將資金挪作他用，最終導致他們無疾而終。盡管近年來世界對可再生能源的發展越來越重視，但該項目并未重啟。這不是因為它不好，相反，正是因為它太新穎，離現實很遠。

仍面臨諸多困難

美國國家可再生能源實驗室發言人喬治·道格拉斯（George Douglas）表示：“我們現在主要關注可以快速商業化的項目，比如可以在大約 10 年內推向市場的項目。” KiteGen 初創公司如 Sky Windpower、Magenn 和 Makani 幾年前就開始涉足高空風力開發，現在看來，他們有望提前實現目標。克里斯蒂娜說：“我們離工作原型并沒有想象的那么遠。” 不過，她也指出，這些公司無一例外地對他們的實驗數據守口如瓶。

Magenn 的 CFO 巴里·莫內特 (Barry Monette) 表示，明年公司將出售“兩到四個”工作原型，屆時“第一筆收入”將記入公司賬戶。Magenn 的機器可以在較低的高度運行。莫尼特說：“我們確認，除非發生意外風力發電機論文，否則我們將成為第一家進入市場的公司。”

從長遠來看，使用這樣的機器來為整個城市供電仍然很困難。這主要是因為即使海拔位置是最佳的，一年中也會有 5% 的時間沒有風。克里斯蒂娜的合著者、斯坦福大學的生態學家肯卡爾德拉說：“換句話說，你要么擁有備用能源風力發電機論文，大量的能源儲備，要么整個大陸甚至全球電網來確保風力發電的可用性。因此，盡管高空風最終可能被證明是一種重要的能源，但它需要完整的基礎設施。”