“放風箏”也能發(fā)電？中國人在500米以上的高空做到了，發(fā)電量遠超地面風機。
傳統(tǒng)風力發(fā)電的痛點
由于風機大多建造在郊外，初期的運輸、修建、多余的污水等，會破壞附近植被土壤和水源，并且運行后，導致周圍動植物豐富性降低。
風機的一大痛點是“噪音”，單臺風機噪聲高達102dB(A)，雖然相距200米，噪音衰減至45dB，但隨著機械設(shè)備愈發(fā)老舊，夜間噪音仍然會影響周邊居民的睡眠。
除了人類，想必鳥類對風機也是厭惡至極。
每年都有大量鳥類撞上風機葉片，或者風機產(chǎn)生的噪音和光影變化，變相在驅(qū)逐周邊鳥類，如果在野外大量修建風機，其實也在壓縮鳥類的生存空間，據(jù)研究表明，風電區(qū)域鳥類密度平均下降30%~50%，一旦鳥類數(shù)量減少，可能會導致附近生物鏈失衡，大量昆蟲肆意繁衍后破壞當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境。
高空風力發(fā)電和傳統(tǒng)風力發(fā)電的差異
一般高空發(fā)電裝置由地面基礎(chǔ)設(shè)施、纜繩、飛行平臺、發(fā)電模塊和輔助系統(tǒng)組成，考慮到飛行平臺類型不同，又可分為系留風箏式飛行器、系留飛行器式、系留浮空器式三種。
系留風箏飛行器：發(fā)電機在地面，由高空傘梯狀或滑翔式飛行器上下循環(huán)運動，通過牽引繩帶動發(fā)電機發(fā)電。
系留飛行器式發(fā)電裝置：將發(fā)電機固定在高空飛行平臺上，迎風飛行過程中發(fā)電，通過傳輸線將電能輸送到地面。
系留浮空器式發(fā)電裝置：跟第二種模式差不多，都是將發(fā)電機固定在空中，只不過稍微調(diào)整成鏤空型和渦輪型。
高空發(fā)電裝置和傳統(tǒng)地面風力發(fā)電，最大的差異在于，前者高度在500米以上，而后者在地表，這樣就能避開地表風力發(fā)電機的所有缺點。
例如高空風力發(fā)電機不會造成環(huán)境污染、不會對鳥類產(chǎn)生影響、沒有噪音等，屬于理想的風力發(fā)電模式。
高空風力發(fā)電裝置的實際效果如何？
當受到溫度影響，不同區(qū)域的大氣溫度不同，受熱空氣膨脹，冷空氣收縮，于是就形成了氣壓差，當空氣從高壓區(qū)域向低壓區(qū)域流動時，就會產(chǎn)生風。
眾所周知，大風吹過地面時，會受到地形、建筑物等因素干擾，風力時強時弱不穩(wěn)定，大多數(shù)情況下，風力吹過障礙物會更弱，所以，地表風能不強。
而距離地表的500米高空及以上，幾乎沒有障礙物阻攔，風力更穩(wěn)定，風速也更強一些。
高空風力發(fā)電的好處是，不需要尋找地表風力強大的區(qū)域，例如海岸、山地等，也不需要考慮周邊有沒有住宅區(qū)。
據(jù)科學研究，高空風能密度通常是地表風能的20~100倍，高空風能總儲量超過目前人類能源總需求的100多倍，每年風能發(fā)電時間可達6500小時以上，而地表風機僅有2000~3000小時。
所以，高空風力發(fā)電大有可為。
但現(xiàn)實和理想之間還存在較大差距，2024年1月7日，中電工程設(shè)計投產(chǎn)的安徽績溪高空風能發(fā)電項目獲得成功，首次利用300~3000米高空風能并網(wǎng)發(fā)電。
但隨之也出現(xiàn)一些問題。
系留纜繩需要能抵抗極端天氣，例如低溫、雷暴，就算是晴天，在高空20~40m/s的風速下，繩子頻繁振動也會讓材料出現(xiàn)裂紋，所以，系留纜繩的穩(wěn)定性和耐久性還需進一步提高。
飛行器同樣需要面臨低溫、高風環(huán)境，北歐試驗項目的滑翔傘飛行器就曾因為結(jié)冰失敗過。
此外還要考慮經(jīng)濟性，即便是成本較低的陸基高空發(fā)電，單兆瓦造價約300萬美元，是傳統(tǒng)風機發(fā)電的2倍，并且空中維護耗時和成本都比較高。
簡而言之，雖然目前中國高空風力發(fā)電取得成功，但暫時各項費用較高，還不能商業(yè)化，如果繼續(xù)優(yōu)化，相信不需要多久，高空風力發(fā)電項目就會普及。
高空風力發(fā)電飛行器會撞上飛機嗎？
一般而言，高空風力發(fā)電裝置的運行高度在500~1000米之間，跟民航客機沒有沖突，但跟直升機、小型飛機及無人機作業(yè)空域確實存在重疊。
飛行器失控可能飄入航道，系留纜繩斷裂可能影響其他飛行器，為此提出的解決方案有以下2種：
1.規(guī)劃一片空域，專門用來高空風力發(fā)電，范圍并接入航空導航系統(tǒng)，實時更新位置。
2.在直升機、小型飛機或無人機接近時，且無可避免將要接觸時，系留纜繩觸發(fā)自動熔斷，發(fā)電裝置通過降落傘緩降。
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