高空風力發電站：不需架設電網

劉　佳

我們都知道，風能是一種重要的可再生綠色能源。當地面附近的風能逐步得以開發之時，科學家已經不滿足于在地面上獲得的這些成績了。近年來，一些能源科學家開始嘗試高空風力發電。最近，紐約的風力發電工程師準備在高空設置風力發電機。

從目前的技術成熟度和經濟可行性來看，風能是除太陽能外最具競爭力的可再生能源。全球風能產業的前景相當樂觀，各國政府不斷出臺的可再生能源鼓勵政策，將為未來幾年風能產業的迅速發展提供巨大動力。從能源本身的角度講，高空風能要比低空風能要豐富且穩定。其實。我們放風箏的經驗就可以驗證這個結論。當風箏在剛開始升空時，往往搖搖晃晃，要么是風力不夠，要么是風力不穩定。可一旦風箏升到一定的高度，風箏就能穩穩地在天空中飛行了，而且我們明顯感覺到風箏在高空中所受到的牽引力。

科學家對高空風能進行了進一步的研究。科學家根據相關的研究數據估計，在距地面大約500米至1.2萬米的高空中，有足夠世界使用的風能。如果將這些風能全部轉變為電能，則可以滿足全世界百倍的電力需求。在風力發電站區域，地面附近的風力密度不足1千瓦每平方米；而在紐約的高空區域，風力密度則可以達到16千瓦每平方米。更為重要的是，最理想的高空風力資源剛好位于人口稠密地區，比如北美東海岸和中國沿海地區。

既然高空風力比地面風力更加豐富，為何至今沒有一座商業化的高空風力發電站建成呢?這就像是先有汽車后有飛機一樣。高空風力發電面臨著技術難度大、成本投入高兩個主要問題。其實，高空風力發電的概念提出來已經有30年了，但是上述問題制約了高空風力發電的發展。高空風力發電有兩種模式：第一種是在空中建造發電站，在高空發電，然后通過電纜輸送到地面；第二種在高空建設傳動設備，將風能轉化為機械能后直接輸送到地面，再由發電機將其轉換為電能。從理論上講，這兩種方法都行得通，只不過從來沒有對兩項技術實施過可行性評估。

美國能源部曾經有一個高空風力發電項目，規模非常小，有關高空風力特征的一些數據便來自于這個項目。盡管近年來全球日益重視可再生能源開發，但高空風力發電并未重新啟動，這并不是因為它不好，恰恰相反，正是因為它過于新穎，距離現實有些遙遠。美國國家可再生能源實驗室發言人喬治·道格拉斯說：“我們現在很大程度上只盯著那些可以快速商業化的項目，比如在10年左右可以推向市場的項目。”

美國一家能源公司表示，雖然高空風力發電困難重重，但是紐約市準備嘗試一下。紐約將采用的是高空風力發電的第一種模式，也就是在高空建立風力發電站。相關部門準備購買2～4臺高空風能發電機，安裝在紐約市曼哈頓地區的高空中，組建成一座小型的高空風力發電站。這些高空風力發電機像一個個大飛艇，可以懸浮在高空中，搜集來自高空的風能，驅動發電機內的渦輪機發電。當然，發電機還可以根據風向進行轉向，以便更好地利用風力進行發電。高空風力發電機不需要另外提供動力，它懸浮和轉向所需的能量都來自自身所產生的電能。

由于高空風力發電機不需要建設電網，它在一些偏僻山區也大有用途。在一些山區，陽光稀少，不方便利用太陽能發電，但是高空風能總是有的，而且高空發電可以24小時持續供應電能，不像太陽能發電那樣需要儲電設備。因此，高空風力發電比太陽能發電在未來更能解決電網難以覆蓋地區的用電問題。