潜力惊人的高海拔风力发电

5月5日，据BBC报道，越来越多的公司认为有线的风筝和无人机将会充分利用高海拔的风力，释放出风力发电的全部潜力。

根据美国能源情报署最近公布的数据，2018年风电产生的电力是2008年的五倍。然而，它仍然只占世界总电力的4％左右。

有人认为风不是一直存在的，所以这种形式的可再生能源并不可靠。

潜力惊人的高海拔风力发电

不过，海拔较高的风（超过500米）会更强劲、更持久。来自加利福尼亚州劳伦斯利弗莫尔国家实验室在2012年的一项研究发现，仅依靠高海拔风发电，就可以提供全球能源需求的100倍。

欧洲风力发电贸易协会的Udo Zillmann指出，为了在更高的海拔进行风力发电，如今的风力涡轮机越来越高大，这意味着需要建造更加巨大且昂贵的塔楼。

他补充道，高科技无人机和风筝现正逐渐被认为是成本更低的替代品。“风力发电只需要一个简约的涡轮机装置，仅包含直径为几厘米的叶片和系绳等重要组件，”他解释说，“这些系统只需要1％到10％的材料用于建造涡轮机，如果需要也可以接地，例如为了方便迁徙的鸟类通过。”

发电的风筝

Makani隶属于谷歌的母公司Alphabet旗下，是高海拔风力发电领域的公司之一。这家公司将巨大的原型风筝拴在地上，由使用GPS和其他传感器的飞行计算机引导成回路。当风筝完成其循环时，分布在26米长的机翼上的转子在风中旋转，为发电机提供动力，并沿着系绳向电网发电。

Makani目前的原型已经进入测试阶段，2015年设计的该原型能生产高达600千瓦的电力，足以为300个家庭供电。

另外，Makani还在于与能源巨头Shell合作，即将试验一种安装在浮动浮标上的新型海上系统。

该公司首席执行官Fort Felker表示：“我们计划将Makani的风筝安装在一个用合成线和重力锚固定的小型翼梁浮标上，我们认为这是可行的，因为Makani的风筝比类似额定功率的涡轮机轻90％。这是一项激动人心的技术挑战。”

从管理角度来看，在海上放置发电风筝或无人机是有意义的，因为它们可以在每个方向飞行600米。

Zillmann指出：“你需要一个巨大的区域来操作一台设备，这也是许多公司寻求海外业务的原因之一。”

发电的无人机

不过，也有一些公司致力于在陆地上使用风力发电无人机，例如瑞士初创公司Skypull开发了一种自动无人机，可以飞行高达600米，这大约是传统风力涡轮机高度的三倍。它目前的原型是一种刚性机翼，多直升机“箱翼”无人机，它可以自行起降，无需发射器或地面风。

该无人机起飞是由电池供电的，但是一旦在空中，每当风筝朝向地面时，电池就会重新充电。

Skypull的首席执行官尼古拉莫纳（Nicola Mona）解释说：“一旦它爬升到工作高度，无人机就会从垂直位置旋转90度到风筝模式，然后在系绳上产生牵引力，系绳连接到与发电机相连的绞车上。这是一个让我们能够在任何地方飞越地面200米到600米的系统。”

莫纳补充道，早期使用可能仅限于较小的项目，但他相信Skypull系统有朝一日可用于满足大规模的能源需求。他认为，在中期，他们的技术可以被用于远程离网系统，例如采矿作业和救灾项目。但从长远来看，他预计大型风电场能够产生高达100兆瓦的电力。

其他的陆上高空风力发电公司还有总部位于马萨诸塞州的Altaeros Energies，该公司于2015年吸引了三菱重工的投资，其浮力式机载涡轮机采用氦气填充的外壳，将风力涡轮机提升至地面以上600米，旨在为全世界数十亿没有可靠电力和互联网接入的人提供电力、电信和其他服务。

不过与现有的涡轮机相比，这种系统的最大缺点是它们难以产生足够多的电力。例如，Makani大型无人机产生的发电量比目前正在开发的最大海上涡轮机（发电量12兆瓦）少20倍。所以，你需要数百个无人机才能产生足够的电力来为小城市供电。

因此，Zillmann将它们视为“传统风车数字化的下一步”，并期望它们与传统的风力涡轮机塔架同时使用“很长一段时间”。

太阳能产业何去何从

Zillmann总结道：“风能、太阳能和水能等可再生能源绝对能够满足全世界的能源需求，而无人机可以帮助我们实现这一目标。”

水力发电需要建造大型的水电站，世界最大的水电站——三峡水电站就是利用水力发电，这个工程耗资千亿，成本实在太大，尽管带来的收益可观的。

如果未来无人机或风筝捕捉到的高海拔风能足以供应全世界的用电，那么太阳能产业或许将真正意义上的成为朝阳产业，预计只有在航空航天这样无风的场景才会被用到。

目前太阳能面板已经严重供过于求，面板价格下跌超过26%，已经开始有太阳能硅晶圆厂宣布停产，再加上半导体行业开始低迷，太阳能产业似乎已经开始摇摇欲坠了。若风力发电能够克服技术难度并不断完善，那么预计该产业将会抢走原本属于太阳能产业的未来。