放飞风力涡轮机：从风筝冲浪到高空发电

Makani Power今年3月测试其30千瓦的风筝涡轮机 （腾讯科技配图）

腾讯科技讯（童云）北京时间8月31日消息，随着风力发电量的日益增长，企业家们正希望用一种古老技术的高科技版本来取代现代的风车，那就是：风筝。

在海拔高度较高的地方，风力会变得更加强劲和持久，但建造一个100层楼高的涡轮机不符合成本效益。因此，工程师们正尝试使用风筝搭载发电机送往高空，这样一来，在安装好的转子被风吹得旋转起来的时候就可以产生电能；这些发电机会通过与其相连的电缆来将电力输送回地面，而电缆就像是孩子们玩耍的风筝的线。

建造了这种产品原型的公司包括总部位于夏威夷的KiteFarms LLC、加利福尼亚州圣克鲁兹的Joby Energy、意大利托里诺的Joby Energy以及欧洲一个由两所大学为基础组建的联盟等。而在进一步的商业化进程中，总部位于加利福尼亚州阿拉梅达的Makani Power拥有这种

技术，这家公司称其已经生产了一台这样的机器，拥有30千瓦的发电能力，足以为大约20个普通的美国家庭供电。Makani的支持者之一是谷歌(微博)，这家公司还正在开发一种便携式的军用盒装风筝，可在军队进行救灾工作时部署。

一些风筝电能开发者称，他们是受到风筝冲浪的启发而想出这个主意的。风筝冲浪是一种体育运动，人们在改进后的冲浪板上手牵巨大的风筝来推进自己冲波踏浪。“（在这种运动中）你手牵风筝航行，然后你会意识到自己（用风筝）取代了一艘100马力的摩托艇。”KiteFarm的创始人罗伯特·鲁姆里（Robert Lumley）说道，这家公司最近获得了开发原型风筝的融资。

安装在地面的风力涡轮机是全球发电中一个很小的组成部分，但目前正在迅速地增长。据政府支持下的国际性研究所REN21发布的数据显示，传统的风力发电机运营商2011年的总发电能力为238千兆瓦，相当于十年前24千兆瓦总发电能力的十倍。另据美国能源部下属能源信息署（EIA）发布的数据显示，全球范围内各种类型的发电方式的总发电能力大约为5000千兆瓦。

风筝发电将是一种新的发电方式，任何风筝搭载涡轮机都必须经过美国航空管理局（FAA）的批准才能投入使用。而且，许多公用事业公司都还没有接受这种技术。“就目前而言，我们坚持使用老式的地面风力发电方式。”华盛顿州贝尔维尤的电力公司Puget Sound Energy的发言人罗格尔·汤普森（Roger Thompson）说道。

但也有些电力公司表示，它们正在密切关注这种发展中的技术，因为这种技术可以解决一个重大的问题，那就是建造传统涡轮机及其配套的塔楼和风叶的成本太高。这些公司拒绝被具名，称其不希望竞争对手得知它们的兴趣。

以塔楼为基础的传统涡轮机的生产成本很高，但建成以后就能享受较低的运营成本，而且不需要燃料成本。高空风力发电机的运营成本也比较低，而且也同样不需要燃料成本——但预付的资本成本则会大幅下降。Makani Power称，该公司相信风筝发电的电力价格将为每兆瓦时30美元；而与此相比，新建的地面涡轮机发电的电力价格则为每兆瓦时58美元，其部分原因就是前者的资本成本较低。

“我们正在用复杂的计算来抵消大量的钢铁和混凝土。”Makani Power的首席执行官克罗因·哈德海姆（Corwin Hardham,）说道。他指出，Makani Power的风力涡轮机机所用材料将仅相当于传统风力涡轮机机的十分之一，却可以交付更加持久的电力。

让这种机器能正常运转的关键是转子从发动机切换成螺旋桨的能力，切换以后能在无风状态下维持风筝仍处在高空。风筝上搭载的电脑将可进行无数次的调整，以确保风筝能一次性在高空停留几个月时间。此外，Makani Power生产的机器本身也具备风行的能力。如果连接风筝的栓绳将会断开，那么电脑程序会引导风筝降落，以腹部着地的方式落在预先指定的地点。

Makani Power生产的机器并非孩子们玩耍的那种西印度轻木材制成的能在风中翩翩起舞的玩具，基本上来说就像是能在风中以很大的弧度绕圈的飞机，在很大程度上模仿风力涡轮机机风叶的轨迹，只不过是对后者的发电能力进行了再创造，不需要建造昂贵的塔楼和巨大的风叶而已。

搭载在风筝身上的涡轮机是由碳纤维制成的，跟用于冲浪板的材料一样，这种材料的价格在最近几年以来有所下降。这种风筝上带有传感器来判定方向和位置，还装有电脑来判定轨迹，这些都是额外的成本。更加重要的是，无人飞行技术已经取得了飞跃式的改进，这主要得感谢军方出资的无人机研究项目。此外，五角大楼在材料和导航软件方面所取得进步也正在变得商业化。

Makani Power已经从谷歌及其风险投资部门那里获得了2100万美元的融资，同时还已获得来自于美国能源部下属先进研究项目的600万美元资金。目前，这家公司正在开发一种发电能力为600千瓦的原型机，这种体型庞大的风筝拥有90英尺（约合27米）的翼展，能以垂直绕圈的方式飞行，速度可达每小时130英里（约合209千米）以上。现代风力涡轮机机风叶的最高运转速度为每小时200英里（约合322千米）。

这种体型较大的风筝——发电能力为30千瓦的风筝的翼展为30英尺（约合9米）——将与传统的风力发电场竞争公用事业公司的发电合同。哈德海姆称，他相信到最后体型更大的、发电能力为5兆瓦的风筝也将有市场，这种风筝将被安置在近海地点的上空，其体型能与当今最大的近海风力涡轮机相比。