高空風能發電是怎麼回事?可行性有多高?

時間 2021-05-31 10:51:06

1樓:老白幹啊

這是本人在知乎關注的第乙個問題。也從中受益匪淺。所以看到新近的若干具有傾向性的觀點後,遂奮不顧臉要來嘀咕幾句。

當下,高空風能的潛在價值已獲公認。可利用儲量雖各執一詞,但至少可獲共識的應該是:能顯著加速實現「碳排放增量不大於零」。

然而,高空風能的開發技術對風力發電業而言卻是柄雙刃劍!試想:哪怕只在千公尺之下,若與高度相關的成本增量趨於零,首先難以承受會是誰?

何況,在高空風能靚麗的年平均風速指標背後還潛藏著乙個狠辣的角色——最低可利用風速距地表的高度!一旦這頭怪獸出籠,就算是跑去撩逗它的那些Explorer又能倖免幾何?因為,高度壁壘崩潰後,能拼的就只剩取決於機理的成本模型了。

所以,若非不得已,高空風能就只能繼續被當作一面華麗的屏風!雖然它確能在全球範圍內一視同仁地促進環境、能源的平權。

好在,至少目前幾乎只有Crosswind flight(切風飛行)機理一枝獨秀。大家慢慢玩兒就好。畢竟都只是處於「繫留式自持滯空裝置」的初級應用階段——從大氣的地表附麵層裡探出了頭。

不論只需要畫圈圈的Makani,還是可以拽著輕質繫繩東游西蕩的KPS,都沒有可以一騎絕塵的秘訣。

但是,隨著Kitepower、Makani相繼在今年發生滯空故障,自身的「滯空可靠性」將會成為不能再被一筆帶過的內容。而更高更快更強的面紗一旦被揭開,面對《Airborne Wind Energy: It's All Platypuses Instead Of Cheetahs》一文早在2023年就幾近鉅細靡遺的批判,Crosswind Kite Power又能拿什麼來拯救自己?

說一句:非不願,不能爾——都是「飛行」惹的禍?!

更悲摧的是,乙個機理爭霸戰的對手已經在申請上場了。

在其申請理由中包含了如下關鍵表述:

1.若「繫留式自持滯空裝置」能夠顯著提公升結構效費比的力學本質是通過柔性約束使「載荷/單位質量」最大化,則這種成本模型的極致就必然對應風能轉換結構的「表面積/單位質量」最大化。這,恰恰就是傳統的中國板式風箏!

2.從「力矩的平衡」角度分析可知:風箏不會飛!它由若干槓桿、單擺組成,是乙個相對於繫留點的四軸平衡系統——基於自身風載自持穩定的處於滯空狀態。

3.值得慶幸的是:基於「繫繩張力與風載平面的形心法線重合」這個唯一的結構特徵,風箏的繫繩張力變化可以不產生與力矩平衡變化相關的過渡過程——飛行!

但這必須基於乙個伴生的強制性限定:只能通過改變「風載面積」這個結構性引數使繫繩張力受控變化。

如果不必飛行,則

自持滯空能力將再次成為唯一具有最高優先順序的功能。

機械自動化將因為控制引數的單一再次成為基本功能。

串式構形將因為速度向量的一致性成為徹底實現「現場定製」的標準模式。

趨於一維化的運動軌跡將因為相對於風向的一致性使「機群陣列密度」顯著增加。

……可以預期,風箏原理的新解,將使傳統的中國板式風箏在高空風能的開發技術中「名正言順的後發先至」。而基於風載單元通用化以及地面主機可重定位的「現場定製」,將會對風力發電行業的作業流程及週期產生顛覆性的影響。

可變翼展風箏風力機

欲知更多的閒言碎語,敬請移步到拙文《結構的比效能決定了利用風箏發電的必然性》。

順便再次向子非魚答主致以謝意。

2樓:黃金一代

這個問題也關注過,可能是適合那些地面風速不大的地區?沒有定量計算的話,很難有結論,直觀上感覺不太可行。你看地面風力發電需要多大的葉片,把這樣的東西搬到空中就難以想象。

高空風速肯定是會大一些,但是也有問題,採用什麼樣的方式?谷歌的Xwing那種無人機的小螺旋槳能夠轉多塊?產生多大電量?

高度越高,空氣的密度就越小,同等風速下能量就越小,但是高度越高,那根繫纜越長,重量就越大,所以繫留這種方式的高度是有極限的。

據我所知,繫留氣球公升空高度最高的是美國的Jlens系統,用於巡航飛彈預警,最大公升空高度可以達到4600公尺,但是這個體積非常龐大,長度達到71公尺,有效載荷能力3.175噸。當然這個不是用來發電的,但是它的載重能力可以作為參考,應該說這樣的系統已經過於龐大了,用來發電成本太高了吧。

而且這個東西放到高空,它就是個飛行器,會對民航產生影響的,飛個無人機都需要申請空域,何況這東西需要長期空中駐留,所以,我覺得不靠譜。

3樓:熊向萍

風箏發電:英中國人民將用上450m高空送來的電力乙個包含1000個風箏的農場,將會產出與英國正在籌建的欣克利角C核電站相當的電力。

4樓:

看過超能陸戰隊吧?就是大白……

記得裡面飄在舊京山上空鯉魚旗一樣有葉片一樣的東西麼?

那就是想象中的未來高空風力發電機!

那也是整部電影裡最吸引我的細節之一!

上圖:注意上兩張圖的天空

再來個特寫!

5樓:

我想說,子非魚已經回答的非常好了。

其實早在170年前,高空風能的概念就已提出,但到目前為止,高空風能發電技術的規模化應用還未形成。究其原因,至少有兩大技術難題在阻礙高空風能的發展:一是高空風能收集、轉換所需要的耐磨、耐化學腐蝕、抗紫外輻射的輕質高強度材料難以獲得。

雖然全球市場上已經能提供上述所需的材料,但材料的特性卻有待進一步檢驗驗證;二是保證空中部分穩定性的控制技術一直沒有突破。目前高空風能發電的主流技術是風箏型發電系統。在這種系統中,風箏作為風能採集器將高空風能轉化為機械能,同時,風箏還是平衡器,保持系統穩定。

但這種系統的最大問題就是,平衡運動與做功運動相互耦合、相互影響,很難設計出平衡與做功的最佳控制模式,系統複雜,持續性和穩定性難以保障。

海水溫差技術發電是怎麼回事?

已登出 我們知道,海洋是熱量的貯存器。根據能量守恆定律,自然界所發生的一切過程中的能量,既不會消失,也不會產生,可以從一種形式轉變為另一種形式。英國物理學家焦耳求得了熱功當量 將1千克的水溫度公升高1 必須做約4180焦耳的功,反過來也是一樣。根據這個公式,一些海洋工作者設想,要是能使海水溫度在人工...

流性人是怎麼回事?

神經蛙 你如果覺得別人幫你提東西很享受,如果覺得打遊戲菜沒人說很開心。我確定你是個女的,純正的女孩子。我和我老公出門,我要是提重點的東西,他就感覺我剝奪了他的男性權利,這是男的。誰要說他打遊戲菜,那他要急眼,不管他打的菜不菜,這是男的。 已登出 我生理性別是女生,但是心理性別忽男忽女的,我感覺無法也...

發電機的磁級對數是怎麼回事?

發電機的磁極對數如何得到,從三個方面來解答。1 暴力拆解法 通過將發電機拆除,數發電機轉子NS的個數,N S的數量除以2就是極對數。如何數個數,可以通過乙個磁鐵與磁極的排斥與吸引確定個數。2 溫柔以對法 利用原動機拖動發電機,示波器觀測發電機端電壓波形,電壓的頻率除以轉動的頻率就是極對數。3 舉手之...