潜力惊人的高海拔风力发电

　　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。

　　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。”

　　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。”

　　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。”

　　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。

　　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AltaerosEnergies，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”。

　　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。

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