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(qián)、花多少時(shí)間、花多少資源。
但其實(shí)，要解決這個(gè)問(wèn)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(shí)速穩(wěn)定在160公里左右的高空急流，能夠給我們帶來(lái)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(gè)高度去薅羊毛就行了嘛。雖然，這也不是一件簡(jiǎn)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(kāi)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(zhǎng)得都大同小異的風(fēng)機(jī)完全不同，這幫新生派長(zhǎng)得那叫......奇形怪狀呀。
今天，咱們就來(lái)聊聊它們，主要會(huì)講兩個(gè)方面：第一，為什么要用放風(fēng)箏來(lái)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(lái)風(fēng)能的最佳承載體嗎？
為什么要飛上天去發(fā)電？簡(jiǎn)單講有3個(gè)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(duì)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(duì)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(gè)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?lái)的兩倍，則收獲的風(fēng)能，可以直接翻到原來(lái)的8倍，這個(gè)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(shuō)能飛得更高的風(fēng)箏，不是就具有了先天的優(yōu)勢(shì)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(shí)，運(yùn)輸起來(lái)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(duì)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(lái)的間接環(huán)境影響也更小了。真的是毫無(wú)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(lái)了兩種不同的......飛行設(shè)備的形式。
先說(shuō)模式，雖然都是有個(gè)地面站，拉根繩子放個(gè)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(shí)的動(dòng)力來(lái)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(guò)連接著地面的電纜，再將生產(chǎn)出來(lái)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(huì)兒再說(shuō)。
另一種模式是地面發(fā)電，它通常放上去的，就真的是一個(gè)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(shí)，會(huì)拉著電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，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(lái)的電將風(fēng)箏重新拉回來(lái)，接著，再次放飛，不斷的重復(fù)此過(guò)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(huì)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(shuí)先跑得出來(lái)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(duì)不同的氣流狀態(tài)，利用起風(fēng)能來(lái)是既高效又靈活。對(duì)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(dòng)也不是到處亂動(dòng)，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(guó)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(shí)，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(guò)硬質(zhì)機(jī)身也有問(wèn)題——萬(wàn)一一個(gè)不小心墜毀，就真的毀了。自己毀了不說(shuō)，還有可能會(huì)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(duì)鳥(niǎo)類的友好程度也算不上高，撞鳥(niǎo)、或是鳥(niǎo)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(lái)都還只像是過(guò)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(duì)比起來(lái)，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(jiǎn)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(guò)呢，至少在這幾個(gè)領(lǐng)域，咱們還是能夠看得到一些落地的苗頭的，比方說(shuō)災(zāi)難救援時(shí)的臨時(shí)需求。
由于它方便運(yùn)輸和安裝，所以可以快速建立起一個(gè)臨時(shí)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(shuō)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(kāi)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(lái)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(lái)嘛。還記得咱們一開(kāi)頭說(shuō)的那個(gè)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。
