孝感电工培训学校,飞在天上的风力发电站

文章前言：

文章内容： 中国电工网讯：高油价的时代已经来临，人们从开始的恐慌渐渐转为平静，由较初的期待油价回落转为积极寻找替代能源。
风能是现在世界上发展较快的能源，据《大众科学》报道，目前装机容量达到了5万兆瓦，大约相当于50个核电站。但这种无污染能源的利用也还面临不少问题。比如它会产生噪音，旋转的叶轮机会干扰电视信号接收，而在没有风的时候，这些风车就显得大煞风景了。由于风力不够稳定，据统计，风车的发电效率很少能高于三成（实际发电量与风车全速转动发电量之比），而如果风刮得过大像台风和龙卷风什么的，结果就更惨了，风车往往会过早夭折。
　　风车发电较主要的影响因素有两个：空气密度和风速。发电功率与空气密度、风速的立方成正比，可见风速对发电能力的影响十分明显。风力发电受地形限制很大，一般建在向风的高地、广阔的平原和海岸线附近，而不能在背风的山上。另外，由于地面的风力不够稳定、也不够强，即使设计的发电能量很大，风车转不快也是徒然。
澳大利亚悉尼技术大学的工程师布赖恩.罗伯茨想到的解决办法是：把风力发电机放飞到空中，而不是安装在地面。因为在5000米－15000米同温层以下的高空，有风速为每小时320公里左右的急流（jetstream），如果风车能在这一高度发电，估计效率将达到80％－90％。目前，罗伯茨与另外3位工程师合作，在美国加州圣地亚哥创办了“天空风能公司”，以实践这个异想天开的发明。
他们研制的设备名为“飞行发电机（FEG）”，它由一个架子和4个螺旋桨组成，根据罗伯茨的设想，飞行发电机将像风筝一样在急流中盘旋。每个螺旋桨直径为40米，完全用碳纤维、铝合金、玻璃纤维等飞机用的材料制造。与地面相连的“风筝线”具有固定发电机和传回电能两个作用，约10厘米粗，内层是导电的铝丝，外层包着极为坚固的纤维。这个飞行发电机约重20吨，起飞的时候，由地面向其供电，使螺旋桨旋转，像直升飞机一样带动整个结构升空，达到预定高度后，倾斜为40度左右，这时候一方面利用风产生的升力维持其高度，一方面利用风力带动螺旋桨发电，把2万伏特的电压传到地面。
这个大风筝究竟能制造多少能源？据罗伯茨估计，如果能放到时速300公里的风域，每个发电机的功率能达20兆瓦，600个飞行发电机升空，就能供应两个芝加哥大小的城市用电（芝加哥正好位于北半球急流附近）。至于成本，以目前281万瓦的设计发电能力、一般美国城市上空80％的风力发电率计算，每度电的成本约为1.4美分（合人民币0.12元），绝对比化石燃料便宜。
罗伯茨曾在澳大利亚试验了一种空中发电机，不过当时的设计相对简单，只能在低空试飞。而高空发电机要更复杂：需要计算机控制平衡、GPS定位、恶劣天气与机械故障维护，还要避开闪电或产生电晕带来的损坏。
根据天空风能公司的计划，只要获得了美国联邦航空局的批准，他们将在2年内建造出一个功率为200千瓦的发电机原型，在美国上空进行试验。罗伯茨说：“我们现在已经完成了设计、大小、重量、成本等所有相关工作，只需要400万美元来生产出原型。”

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(整理：电工培训学校)