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全球风能理事会:高空风能很有可能是改变世界的能源技术

来源:中国风能网 作者:dongzhen 2017/01/09 10:30
  

      中国风能网讯: 比尔·盖茨曾表示,他相信世界将在未来15年中实现某项能源突破,而潜在的突破之一可能是利用在我们头顶几公里上空呼啸的风能。美国环境和气候科学家克里斯蒂安·阿切尔和肯·考德伊拉在研究报告指出:来自高空急流的风所生成的能量是全球所需能量的100多倍。
  理论上讲,高空风能项目因为密度高、设备轻量化、年利用小时数高,效益要显着高于低空风电项目。2013年全球风能理事会已经做出预测,认为高空风能很有可能是改变世界的能源技术。高空风能可在不同程度上消除现有新能源技术的缺点,且具新的优点,将部分代替传统风能,是新能源领域的投资热点和发展方向。
  近年来,高空风力发电技术引无数资本竞折腰,致力于研发此项技术的初创公司获得了谷歌和三菱等大公司以及瑞士和德国政府等的投资。早在2013年,谷歌就以Google X的名义收购了空中风力涡轮发电设备公司Makani Power,当时在高空风能发电领域引发了小小的骚动。仅仅过去3年时间,在美国、欧洲就涌现了一批研发高空风电技术的公司。经粗略统计,目前全球已经有50多家高空风能发电公司。这50多家公司投入巨资研发高空风电,技术路线不一。
  总的来说,高空风能技术分为两大类:一类是利用氦气球等升力作用,将发电机升到半空中,在高空中将丰富的风能转化为机械能,机械能转化为电能,之后通过电缆传到地面电网。这一技术路线的典型代表为Altaeros energies的高空风电系统“空中浮动涡轮”(BAT)。这一系统中,发电机被装在一个巨大的充氦飞艇里,上升高度约为300米左右,BAT利用高空的高速风流,发电量比地面风力发电装置高一倍。2014年,美国有线电视新闻网推出了2014年可能改变世界的10大发明,“空中浮动涡轮”名列榜首。
  另一类技术路径是将发电机组固定在地面,通过巨型“风筝”在空中利用风能拉动地面发电机组,从而将风能转化为机械能,带动地面的发电机转化为电能。这一技术路径可解决电缆和发电机的自重问题。意大利KiteGen公司的MARS系统是该类技术路线的典型代表。MARS系统主要由高空的拖曳风筝和地面的发电设备两部分组成。拖曳风筝和地面的风力涡轮机相连,并通过安装在发电设备上的航空感应器来控制风筝旋转的方向和路径,以最大限度带动地面涡轮机旋转并发电。
  不过,两种技术路径都存在缺陷。“空中浮动涡轮”系统的缺陷主要是发电功率受限制,发电机功率增加,重量一般也会增加,升空难度加大;此外,由于系统整体较重,发电机组很难升到千米以上的高度。而MARS的最大难点在于控制发电系统的稳定性。
  尽管全球企业增长咨询公司弗若斯特沙利文的最新报告认为,高空风能有望在2017年初进入主流商业市场,但大多数专家认为,高空风电的发展仍有诸多掣肘,其产业化前景光明但道路依旧漫长。
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