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3月31日是中国农历的三月三，很多中国人按民俗放起了风筝。大洋彼岸现在有一些人在研究放“风筝”，他们是一些科学家，他们正研究如何把现代风车发电机像放风筝一样放飞到万米高空，以利用那里的强大气流获得干净的电能。值得期待的是，或许就在两三年后，你就可以目睹这些高空风电厂如何帮助人类解决能源危机。想让风车飘在空中
就全球范围而言，风电是世界上发展速度最快的能源，自1997年以来每年以30%%的速度增长，全球现有风电资源5万兆瓦，大约相当于50个大型核电站的发电能力。
风力恒定可靠的地方不多，所以“风车场”一般设在高地或海边。提高风轮机发电量的另一个办法是增加风车高度，人人都知道离地面越高风速越大越稳定。世上最大的风轮机在夏威夷珍珠港北岸，高122米。
能源需求的增长将推动风车不断“长高”，但建造更高更大风车的成本不是人类社会目前所能承受的，因此很多科学家发出奇思妙想，让风车像风筝一样飘在空中发电？
澳大利亚悉尼科技大学的机械工程学教授布莱恩·罗伯茨提出让风车涡轮发电机飘在海拔在4600米到10000米的高空，利用大气层气流吹动风车叶片旋转发电，那里的气流强劲而稳定，是理想的空中风电厂。
罗伯茨从1979年就开始研究这种风电新概念，目前正和其他三位工程师研究如何将空中风电厂的想法变成现实。他们已在美国加利福尼亚和圣迭哥启动相关试验，正在发明叫做“高空风车”的设备。
风轮机组成“大风筝”
“高空风车”的主要组件就是风车涡轮发电机。风车涡轮发电机是现代风电发展的关键技术。它有2~3片螺旋桨般叶片，还有一个使它们与风向保持一致的尾端风向标。一般都是数十上百个风轮机集中在一个区域形成“风车场”，将所发电力集中起来输送给用户。
世界最大的“风车场”位于美国加利福尼亚州阿尔塔蒙特山口，那里有7000多台风车，所发电量占了美国风力发电总量的90%以上。
在罗伯茨的发明中，四个庞大的风轮机组合
在一起，就像“大风筝”，通过连接到地面绞盘的电缆传导地面电力，风车叶片可像直升机螺旋桨一样旋转，带着发电机飞向高空。通过全球定位系统确定其方位，一旦到达理想高度，风轮机上的电脑辅助控制仪可以调整“大风筝”迎风倾斜的角度，使其悬停在高空。那根电缆就像风筝线一样，把空中发电机牢牢系在地面。同时，地面电站停止供电，让时速近320公里的强劲气流吹动风车叶片发电。这些电流将通过同一根电缆经地面电站中转后送到用户家中。当需要返回地面时，“高空风车”就用自己的电力，绞动地面的电缆绞盘慢慢落下。
为降低总体重量，“高空风车”的涡轮机采用碳纤维、铝和玻璃纤维制造，重约两吨。不必担心电缆的结实程度，它的核心有一根高强超轻纤维缆绳，这种纤维早已被用来制造网球球拍线和美国宇航局飞船上的安全气囊，足够结实。
雨天收回，晴天放飞
空中发电厂将避免地面风车发电的许多缺点，譬如，噪音和涡轮机工作时产生的干扰信号（影响附近的电器）。它的地面要求低，只需飘在森林或农场的上方，电缆不会给农作物生长带来影响。即使空中发电厂发生意外坠落，也会跌落在无人居住区，不会给人类的安全造成多大威胁。不过，空中发电厂对航空线
路将有影响，电厂附近将设禁飞区，以防发生碰撞事故。
这些都是空中发电厂的优势，但它们不能保证空中发电机任何时候都不会中断发电。当出现雷电的时候，电缆就成为最大的避雷针，非常危险。罗伯茨和同伴已经意识到这个问题，并提出解决办法：在暴风雨到来前把发电机收回地面，暴风雨停后再把它放回天空。
发电不止，价格便宜
由于高空大气环流永远不会停息，比起地面上风轮机无风时的闲置，“高空风车”正常运行发电的能力可以达到设计的79%~90%，而地面风轮机只有20%~35%。另外，因为处于10670米高空，不会受到地形的影响，电力输送也不必像在地面上非常受地理条件的限制。这些因素将促使风电成本大幅降低。
罗伯茨做过研究，这种风电在能源市场上极具竞争力。一个设计发电功率为240千瓦的“高空风车”的风轮叶片长11米，所生产电力的成本每度电不到2美分（约合0.16元人民币），这无疑将是世上最便宜的能源。为了满足更大的用电需求，还可以把几十个“高空风车”放在同一空域，建成空中发电厂，由300个这样的“高空风车”建成的电厂就足够芝加哥城使用，而这种方式也将使发电成本降得更低。
高空风能资源遍布世界每个角落，但目前最适合建造空中电厂的地点是美国与加拿大边界的都市带，这里既有高密度聚居人口产生的用电需求，也有永无休息的高空劲风资源。
罗伯茨制造的实验机已在地面风洞试验中成功，目前正和同事研制具有实用价值的原型机。他打算未来两年在加利福尼亚的偏远沙漠实地发送一个功率为200千瓦的“高空风车”，现在只需当地政府的许可和400万美元（约合3200万元人民币）的制造和试验资金。不过，这一技术目前还没引起投资者的兴趣，他们更愿把钱花在有保险收益的能源大工程上。
“捉电”奇技
目前，类似“风筝风车”的奇思妙想还有两个：飞艇风车和梯式电站。尽管两者的设计都是刚起步，一旦成功也同样会震惊世界。飞艇风车
“飞艇风车”的设计是桶形风车与飞艇的结合体，相比之下可行性更高，加拿大专业飞艇工程师佛瑞德·费格斯的这个发明是一系列的，小到家用型大到产电几兆瓦特的发电厂型都有。
桶形风车与内充氦气的飞艇结合成一体，由飞艇带着飞到空中，利用那里的强风吹动叶帆旋转，飞艇则通过电缆锚在地面，发出的电由电缆输送。家用型飞艇风车有汽车房屋大小，放飞到45~120米的高空，最高发电能力为4千瓦；发电场型的则有普通飞艇大小，放飞高度为120~280米。
“飞艇风车”的优点在于：一、它的桶形叶帆可以在风速低于每小时2英里时仍可运转发电；二、材料柔韧性强，降落速度慢，坠毁时更安全；三、不会影响空中航线；四、体形小、造价低、技术难度低；据估计，家用型大约造价10000美元。但“飞艇风车”的设备实际发电能力低，且对地面使用地点要求高，难以应对暴风雨。梯式电站
“梯式电站”是荷兰代尔夫特工业大学的研究项目，他们设想把一组大风筝用缆绳串连在一起，组成风筝环，然后放飞到几千米的高空中。这些风筝由电脑自动控制改变各自的姿势，从而使风筝环一边比另一边获得的风力高出许多，带动整个风筝环旋转，旋转产生的动力则传递到地面上的发电机发电。这种设计比飞艇风车和风筝风车的设计都要简单。整个设备又轻又小，不会造成多大伤害。但是，这个研究项目自2003年以来似乎没什么进展。
“高空风车”发电站
1.圈出空中发电场
把四台或者更多的风力涡轮机串联在固定架上，形成“高空风车”，然后把它像风筝一样放飞到方圆200平方英里的空中。
2.电缆牵住“风筝”
空中发电机将通过直径7.6厘米的电缆系在地面绞盘上，并把20000伏的高压电通过两根铝丝送到地面。
3.放飞空中发电
风力涡轮机的叶片在起飞阶段水平转动，带动整个机器飞向高空，到达一定高度接近强气流时，叶片将被向上抬升40度，像风筝一样悬停在高空，开始转动风车叶片发电。
4.电脑控制位置
风力涡轮机上安装有电脑辅助控制仪，当气流强弱和方向有变时，会自动调整涡轮机叶片的倾斜度和方向，使发电机一直处在气流中的最佳角度。
《信息时报》供稿
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