英國要在450米高空建風箏發(fā)電站 發(fā)電成本僅為傳統(tǒng)風電的一半

作為當前日益優(yōu)化的全球能源格局中不可或缺的部分，風能已成為了許多沿海國家或地區(qū)的主要能源供應之一，但供應不穩(wěn)定、成本高昂、噪音污染一直是其面臨的嚴峻問題。

據(jù)英國《獨立報》當?shù)貢r間10月7日消息，英國計劃建造首個商業(yè)規(guī)模的風箏發(fā)電站，選址位于蘇格蘭的斯特蘭拉爾郡附近，裝機容量500千瓦，預計于2017年3月投入運營。該項目建成后將成為英國第一個、全球第二個規(guī)?；娘L箏電站。

風箏發(fā)電 圖片來源：KPS

“風箏發(fā)電”的概念最早由美國科學家勞埃德于1980年代提出，其原理是當箏面垂直于氣流時，其拉力拖動繩索驅(qū)動地面上的卷揚機做功發(fā)電;當箏面平行于氣流時，拉力最小，卷揚機倒轉(zhuǎn)拉回風箏，由此風箏反復做功發(fā)電。

相較于傳統(tǒng)高塔、風車式樣的風力發(fā)電機，風箏發(fā)電機能夠到達風源持久且強勁的高空中，發(fā)電效率更高，此外也不需要葉片、渦輪機或其他機械設備，建設成本低廉，且噪音污染小。

在綠色清潔技術上投資數(shù)十億美元的比爾·蓋茨認為，風箏發(fā)電有10%的可能性解決世界能源問題。

意大利的“KiteGen Stem”

目前，世界上首個規(guī)模化的風箏發(fā)電站是位于意大利的“KiteGen Stem”。該電站于2015年4月投入運營，裝機容量3兆瓦，由意大利KiteGen科技公司負責建造。

風箏發(fā)電 圖片來源：KPS

該項目由英國公司“風箏電力系統(tǒng)”(Kite Power Systems，下稱KPS)負責，也得到了英國政府和殼牌石油公司的支持。該公司于2011年在英國埃塞克斯成立，旨在利用風箏開發(fā)出低成本的能源解決方案。

此前，KPS已在英格蘭東南部的埃塞克斯建設了一個小型風箏發(fā)電站，測試了技術的可行性。如今該公司計劃將總部遷至格拉斯哥，并將規(guī)模擴大一倍，為該項目做準備。

工作原理圖。圖片來源：KPS

據(jù)KPS官網(wǎng)介紹，為了實現(xiàn)凈功率增益，他們采用了一個由兩個往復式階段構成的循環(huán)發(fā)電模式，即通過絞車滾筒連接一對風箏串聯(lián)工作。當其中一只風箏上升到450米時，會拉動繩索，連接的另一只風箏會相應下墜，然后以數(shù)字“8”的運動軌跡上下浮動，如此反復，帶動渦輪機連續(xù)發(fā)電。

工作原理圖。圖片來源：KPS

KPS所使用的全尺寸風箏有131英尺(40米)寬，可產(chǎn)生2兆瓦-3兆瓦的電力，相當于一個寬328英尺(100米)的傳統(tǒng)渦輪機。此外，據(jù)該公司業(yè)務發(fā)展總監(jiān)David Ainsworth表示，風箏發(fā)電機的安裝和運營成本約為5歐分/千瓦時，而傳統(tǒng)離岸風力發(fā)電機的成本約10歐分/千瓦時。

“這是我們的第三代進化技術，500千瓦的項目的下一步是開發(fā)一個3兆瓦的發(fā)電系統(tǒng)，計劃于2019年實施。”David Ainsworth說。

近年來，高空風能已逐漸成為了眾多清潔能源、科技公司看好的新興領域之一。高空風能是指利用風箏或者氣球甚至飛渦輪機產(chǎn)生的動能發(fā)電，再通過電纜和連接臂系統(tǒng)傳輸?shù)降孛娴哪茉醇夹g。

谷歌推出的“Makani”巨型渦輪風機

2013年，谷歌(Google)收購主打研發(fā)無人駕駛的旋翼發(fā)電風箏的能源公司Makani Power，2015年，谷歌推出了一款長25.6米的巨型渦輪風機“Makani”，裝有8個螺旋槳，用一根電纜線與地面基站相連，發(fā)電功率為600千瓦，最高可上升至約426米。

Altaeros推出的“空中浮動渦輪”(BAT)

2014年，日本電信巨頭軟銀(SoftBank)向美風力渦輪機制造商Altaeros Energies投資了700萬美元 ，后者的主要產(chǎn)品是空中風力渦輪機。同年，Altaeros推出了“空中浮動渦輪”(BAT)，將風力發(fā)電機裝在充氦飛艇中，在1000英尺(約304.8米)的高度待了18個月，將電能通過電線輸送到地面。

廣東高空風能的傘梯組合型高空風電機組 圖片來源：廣東高空風能

在高空風能這一新興領域中，中國并沒有落后，擁有亞洲第一家從事高空風能技術研發(fā)的公司——廣東高空風能技術有限公司。該公司的主要產(chǎn)品為傘梯組合型高空風電機組，于2009年成立。目前其首個400兆瓦高空風能項目已進入籌備期，首臺2.5兆瓦高空風能發(fā)電機組已在安徽蕪湖完成安裝。