据第一项缜密的、全球范围内的高空风力研究估计,在距地面大约1600至4万英尺的高度,有足够能量可以满足全球百倍的电力需要。最先进地面风力发电站的风力密度低于每平方米1千瓦。而在纽约上空急流附近,风力密度则可以达到每平方米16千瓦。如果能够克服风力间歇性问题,那里的空气将是具有无限潜力的能源宝库。
更为重要的是,最理想的高空风力资源刚好位于人口稠密地区,比如北美东海岸和中国沿海地区。美国加利福尼亚州立大学科学家克里斯蒂娜·阿彻(Cristina Archer)说:“高空能源的确十分惊人。那里拥有无限的能量,尽管并不像我们想象的那般稳定。它不会是解决我们所有能源问题的高招,但一定会帮助我们解决这个问题。”克里斯蒂娜与另一位学者合作实施了一项研究,研究结果刊登在《能源》杂志(Energies)上。
数百年来,我们一直在利用高密度的矿物燃料,石油供应剧增和对气候变化的担心让绿色技术获得了新生。不幸的是,可再生能源的分布一般漫无边际,这意味着你需要开发大片区域才能获取你需要的能量。所以,工程师都在寻找尽可能密集的可再生能源。在这种情况下,高空风看上去非常具有前景。
两大设计构架沿用至今
风力可以像旋转磁体一样被用于发电,并随速度快慢而变化。所以,小幅增加风速可以令机械能数量大大增加。高空风速度很快,可以在全球范围内迅速蔓延,同时比地面风更易于预测。高空风的这些特点最终促使发明者和科学家将希望寄托在高空,那里的风力向来十分强劲。在20世纪70年代爆发能源危机时,各类新的能源概念不断涌现,工程师和发明者申请了多项利用高空风设计的专利。
他们提出的两个主要设计构架沿用至今。第一个基本上是在空中建造发电站,在高空发电,然后通过电缆输送到地面。第二个更像是风筝,先将机械能输送到地面,再由发电机将其转换为电。从理论上讲,这两种方法都行得通,只不过从来没有实施过对两项技术可行性的全面、严格的评估。