寧檬絲
風(fēng),雖無形無色,卻蘊含巨大能量。尤其在高空,常年高速氣流蘊含的能量幾乎足夠全人類使用。美國氣候?qū)W家大致估計,高空風(fēng)力發(fā)電功率約是1800太瓦(1太瓦=10億千瓦),也就是說,它一小時發(fā)電量就高達18000億度。如果高空風(fēng)力全部轉(zhuǎn)化為電力,就能滿足人類目前的所有電力需求。
便攜高效的浮空渦輪機
無疑,高空風(fēng)力發(fā)電是一個大寶藏。如何可靠又經(jīng)濟地挖掘這份寶藏,眾多科技公司使出渾身解數(shù)為之努力。美國清潔能源技術(shù)創(chuàng)業(yè)公司Altaeros Engergies就是其中一個佼佼者。它成立于2010年,專門研究高海拔的風(fēng)能開發(fā),前期主要集中在小型發(fā)電機組,能快速帶來利潤回報。
它設(shè)計的空中發(fā)電機很實用,飄浮在空中像一艘飛艇,又像一條大河豚,被稱為浮空渦輪機。整體是一架中空的、靠氦氣飄浮的裝置,渦輪機被固定在中心。
飛行裝置還有四支魚鰭和三根纜線。魚鰭向外伸展,用來穩(wěn)定機身,保持渦輪機始終正對風(fēng)向。纜線則連接到地面基站,既可以用來固定渦輪機,不會隨風(fēng)飄蕩,又可以用來調(diào)整高度,其中一根纜線內(nèi)置金屬導(dǎo)體,用來傳輸電力。
地面基站配有智能計算機,能儲存電力,還會調(diào)整電力的輸出,另外它還時刻監(jiān)控天氣變化。若風(fēng)向變化,就調(diào)整渦輪機方向,若遇暴風(fēng)雨等惡劣天氣,還會把渦輪機降下收起來。
浮空渦輪機可以飛升到600多米高空(中國最高樓上海中心大廈總高632米),與地面相比,這一高度風(fēng)力更穩(wěn)更強,發(fā)電效率是地面的2倍。通常情況下,一臺浮空渦輪機可以滿足十幾戶家庭用電需求。
它不僅可以當(dāng)一般風(fēng)力發(fā)電機使用,還可以“隨身攜帶”。如果搬家到另一個地方,只需收起渦輪機,帶到另一地后重新充氣再升空,就能繼續(xù)使用。而且,它不需要大量機組人員和工程師來安裝維護,卡車運抵后幾個人就可以完成充氣、升空、調(diào)校等工作;不需要澆筑混凝土地基,地面基站與通常電信通信桿的固定方式一樣。
偏遠地區(qū)先行先試
這種浮空渦輪機,最適合世界上一些偏遠地區(qū)。北極、美國阿拉斯加等地區(qū)遠離大都市,由于經(jīng)濟成本、環(huán)境氣候等原因無法接入大眾電網(wǎng),人們通常需要柴油發(fā)電機來提供電力。柴油發(fā)電機是效率最低的發(fā)電機之一,而且由于燃燒不可再生資源給環(huán)境帶來不少壓力。
然而,普通太陽能、風(fēng)能又不適合這些極北冰寒之地。北極地區(qū)陽光照射不強烈也不充足,一年有半年不見陽光,而且多年凍土和積雪道路又使環(huán)境變得復(fù)雜,普通的風(fēng)力渦輪機難以安裝運行。阿拉斯加州也面臨類似困境,因此州政府特別撥款74萬美元給Altaeros 公司,先行試驗浮空渦輪機。于是,第一架商用浮空渦輪機在阿拉斯加部署,發(fā)電機組為30千瓦,每年可減少約4.2萬升柴油消耗。
有些地面風(fēng)力太小的地區(qū),如巴西、印度也在與Altaeros接觸,成為最早部署浮空渦輪機的一批地區(qū),從而減輕火力發(fā)電的環(huán)境壓力。Altaeros的目標(biāo)不是取代傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電,而是要把風(fēng)力發(fā)電擴展到傳統(tǒng)力量無法觸及到的地方。
Altaeros還希望開發(fā)適合海上風(fēng)力發(fā)電的浮空渦輪機。定位在離岸10英里遠海面,裝配兆瓦級(1兆瓦=1000千瓦)的渦輪機,但是海面基站比傳統(tǒng)的海上風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)小得多,而且又要保持堅固不被海風(fēng)吹倒,就需要更高的技術(shù)來解決。