寻找高空发电厂

（文 / 李韦）

1989年前，苏联工程师戈特曼等人提出了一个大胆设想——在高空建立对流层风力发电站。他们的具体设计方案是，用高空气球将重约30吨的发电站升至1万～1.2万米的高空，再用超强度的双缆控制和固定气球，而变压器和控制系统则安装在地面。如今这种看似天方夜谭的想法正在逐渐变为现实。

在西伯利亚荒原上，一台直径9米的卷扬机缓缓放出直径0.5米粗的钢索，钢索的另一端是50个自上而下排列成一串的风筝，它们每个都有足球场那么大，像是一排饱满的风帆欲牵引着大地驶向天空。在这个俄罗斯物理学家波德哥茨设计的风筝发电场景中，这组风筝将被放到6000米高空做垂直运动积累能量，好像一座巨大的通天梯，让西伯利亚高空的狂风化身100兆瓦的电能，走下人间。

和地表的气候不同，在几千米高空中，长年有超过海平面20倍的强风，这是风力发电的良好场所。因此，世界各国都在关注高空风能的开发。低空的风力并不恒定可靠，因此，一般风力发电站都设在可获得持续风能的高地或海边。并且，为了提高风轮机的发电量，风车也越造越高，在夏威夷珍珠港北岸，世界上最大的风轮机高达122米。

澳大利亚悉尼科技大学机械工程学教授布莱恩·罗伯茨表示：“海拔4600米到1万米的高空，气流强劲而稳定，是理想的空中风电厂。”

乌泊·奥克尔斯教授是荷兰代尔夫特工业大学的科学家，他最近也把一个放飞的风筝放入高空，成功地从风中捕获能源，产生了10千瓦的电力，可以满足10户家人使用。

奥克尔斯教授儿时便梦想，有朝一日能制造出在高空飞行、动力强大的风筝，为人们提供可再生能源。经过多年尝试，奥克尔斯和他的同事终于小有成就——成功利用这个高空巨型风筝诞生了电力。在此成功激励下，他们已经计划测试一个能产生50千瓦电力的更大的风筝，名为“梯形电站”。最终他们将建造一个由众多风筝组成的梯形电站，足可以产生100兆瓦的电力，满足10万户家庭使用。

意大利巨杉公司也设计了一组能发电的风筝——KiteGen。他们把一架风车的全部扇叶设计成相同的偏折角度，而让这12组风筝向同一个方向运动则是个技术难题。KiteGen的主设计师、48岁的马西莫·伊波利托是个极限运动爱好者，经常会在周末去都灵郊外玩悬挂式滑翔。他由悬挂式滑翔伞的手动方向控制原理得到灵感，用一对高阻电缆传送地面控制信号来控制风筝的方向和角度。风筝本身的设计借鉴了他热衷的另一项运动——冲浪。牵引冲浪所用的风筝重量轻、升空能力高、抵抗力超强，与KiteGen所需风筝的要求很相似。

当巨杉公司在意大利寻找建造木马风筝的合适地点时，在美国加利福尼亚和圣地亚哥，罗伯茨与另外3个工程师也启动试验，推出了“高空风车场”计划。

在“高空风车场”里，风筝与风车发电机的主要组件风轮机设计在一起，主要发电设备将全部被放上高空，像一个真正的巨大风筝。这个风筝有一个H型的巨大支架，支架上安装着发电机，支架四端分别还有4个大型风轮机。这4个风轮机可像直升机螺旋桨一样旋转，带着发电机飞向高空。罗伯茨可以通过风筝上的全球定位系统确定方位，在理想的高度利用风轮机的电脑辅助控制仪调整迎风倾斜的角度。当风筝最终悬停在1万米高空时，地面电站停止供电，此时时速近320公里的强劲气流会吹动风车叶片发电。把风筝与地面紧密维系的是特制的电缆，将转化的电能以2万伏的高压通过两根铝丝输送到地面。

高空电厂正在成为一个热门的投资领域，互联网公司Google也将触角伸了进来。Google去年向美国风筝公司马卡尼（Makani）投资1000万美元，用于风筝发电。马卡尼公司是第一家因生产比煤炭发电更便宜的可更新能源而获得Google公司奖励的公司。这些科研组的研究目的都是要发掘高空风能，因为高空风能比常见涡轮机所依靠的地面风能更丰富且更稳定。斯坦福大学卡内基研究所的气候科学家肯·卡尔代拉已经估算出风中携带的总能量，是地球人所需总能量的100倍。■ 高空发电厂