风电公司设计的涡轮机风筝效果图

　　美国斯坦福大学环境和气候科学家克莉丝汀娜·阿彻（Cristina Archer）和肯·卡尔代拉(Ken Caldeira)日前发表研究报告称，高空急气流（jet streams）在任何时候所含的风能，超出地球上消耗的所有电能的100倍。

　　该研究结果于2009年5月发表在《能源》（Energies）期刊上。阿彻是斯坦福大学和加利福尼亚州立大学芝加哥分校副教授，而卡尔代拉是斯坦福大学副教授和华盛顿卡内基研究所（Carnegie Institution of Washington）研究员。

　　据科研和技术新闻网（PhysOrg.com）报道，为捕获这种高空风能，研究者们正在构想设计风力涡轮风筝（wind turbine kite）模型。这类风筝与一根电缆绳相连，将可以飞得很高，与大型客机并肩飞行；高空急气流穿过风筝的涡轮，涡轮旋转的叶片会把风的动能转化为电能，然后向下传输经过长约3万尺的电缆，最终到达电网传输系统。（1尺约合0.3米）

　　研究员们表示，如果能掌控这些高空气流，就相当于打开了另一扇通向高效和无穷电力资源的大门。阿彻说，高空风筝具有成本低廉的巨大潜力，同时该研究也指出，高空蕴藏的风力资源巨大而且相对稳定可靠。

　　研究揭示高风能密度城市

　　研究员们对美国国家环境预报中心(NCEP)和欧洲中期天气预报中心(European Center for Medium Range Weather Foreca sts)27年内的数据资料进行了分析，完成全球首个高纬度风能调查。

　　通过研究大气中的风能在地点和时间上的分布，研究员们发现，约3.2万尺的高空风能功率密度最大。卡尔代拉表示：“风能功率密度的大小，表明通过一个风力涡轮机转叶的风能多少。”

　　高纬度风力中蕴藏着巨大的能量。卡尔代拉表示：“如果能开发高空风力，哪怕只有1%，也足够为人类提供持续电力。”

　　阿彻和卡尔代拉的研究结果显示，日本、中国东部、美国东海岸、澳大利亚南部以及非洲东北部等地区的高空风能功率密度最大。

　　研究还对世界上五个最大的城市高空风能功率进行了分析和评估。这五个城市分别是东京、纽约、圣保罗、首尔和墨西哥城。阿彻表示：“纽约是美国所有城市中，具有最大高空平均风能功率密度的城市。”

　　东京和首尔受东亚季风急流影响, 其高空风能功率密度最大。由于墨西哥城和圣保罗位于热带纬度地区，很少受极地或亚热带风力急流的影响，所以在这五所城市中，墨西哥城和圣保罗高空风能功率密度相对较低。

　　风筝涡轮机模型设计大比拼

　　为捕获高空风力急流中蕴藏的能量，风能制造商正在设计、制造各种风筝涡轮机，从而可以将风力动能转化为电能。

　　空中风电公司（Sky WindPower）就设计了一款风筝涡轮机模型，该模型由四个相连的涡轮机风筝主体和连接风筝的绳子组成，每个涡轮机又包含各自的旋转转子。风筝涡轮机可以通过绳子将电力传输到地面的汇电中心站。

　　意大利风筝发电公司（Kite Gen）设计了另一个模型，该模型类似一个旋转木马。这种模型在地面设有基站，基站连接七个风筝，每架风筝的飞行模式都由地面的基站控制，从而能够捕获最多的风力。风筝在空气中盘旋转圈，收集风力，从而不断拉拽连接其与地面基站的绳子，拉拽产生的压力就促使类似滑轮系统，从而将风力动能转化为电能。

　　发电风筝能否“飞得更高”？

　　尽管高空气流蕴藏巨大的风能，但风筝涡轮机却仍然面临着风力不稳定的挑战。卡尔代拉表示：“即使高空风力相对地面以上风力相对持续稳定，但还是不够持续稳定。”

　　为此，阿彻和卡尔代拉提议建立一个大规模电网，用来向电力需求大于生产力的地区提供多余电力。

　　高空风筝发电的另一个障碍是飞机的干扰。但空中风电公司和风筝发电公司等制造商都表示，空中交通不是个大问题。风筝发电使用者只需获得其上空的飞行限制许可，就如建核电站和炼油厂需要取得的批准一样。

　　此外，空中风电公司还建议，放飞风筝可尽量选则在离城区不远的乡村地区进行,研究者们将其称作“高流动”（high-flow）点。

　　高空发电风筝目前还没有投入使用，但据风筝制造商们预测，其电力成本将只有每千瓦时2到4美分。（张颖）