前有郭靖风筝攻城，今有风筝上天发电

没想到常见的风筝

已经被玩出了花儿

前有郭靖身披风筝攻入敌城

后有潍坊“航母风筝”上天

您知道吗

一些新能源公司

正在研究用风筝发电

据《耶鲁360度环境观察》杂志报道，多家企业正在开发高空风力发电技术，利用大型风筝在距离地面半英里以上的空中收集风能。

这项技术尚处于起步阶段，但潜力巨大，有望用于偏远地区和海上船舶发电。

站在毛里求斯的沙滩上眺望，可以看到空中有一个巨型风帆沿“8”字形轨迹飞行，风帆面积有150平方米，大小相当于一套三居室公寓。

这可不是什么旅游景点，而是一种高空风力发电装置。

SkySails Power公司研发的高空风力发电装置。

2021年12月，德国SkySails Power公司将该装置升空，这是全球第一个全自动化商业高空风力发电装置。

该装置发电装机容量约为100千瓦，只能满足50户家庭的生活需求，就毛里求斯全国用电量来说根本不值一提。

不过，SkySails Power公司对自己的技术相当自信，认为高空风力发电指明了未来能源发展方向。

飞上天，去追最强的风

风能将在世界迈向净零目标的进程中发挥巨大作用。

国际能源署（IEA）预测，到2050年，全球风电装机容量将是现在的11倍，风能和太阳能发电将满足全球70%的电力需求。

不过，有专家指出，传统的大型叶片式风力涡轮机不一定是最佳选择。传统风电机组在偏远地区和海洋深水区安装难度大，且无法到达风力最强的高空。

要在高空中采集利用风能，一个可行的解决方法是“放风筝”。

相比于传统风电机组，高空风力发电系统有着独特的优势：

占地面积小

一些国家适合建设风电场的土地越来越少。要建成1兆瓦发电装机容量，传统风电场面积要达到71英亩。

利用高空强风发电

海拔越高，风速越快；风速提高两倍，发电量可增加8倍。理论上，全球高空风力发电量约为地面风力发电量的4.5倍。

传统地面风电机组高度为200~300米，而高空风力发电系统能在800米空中作业，还可根据季节性风速调整高度。

安装简便且成本较低

“风筝发电”装置可以装在集装箱里通过公路或水运运输，可以安装在陆地和深水驳船上，而传统风电机组需要烦琐的前期建设工作。

对地面景观影响小且更安全

放飞到天上的风筝对地面景观影响更小。传统风电机组在遭遇飓风时无法保证安全性，而“风筝发电”系统可以提前将风筝降落并妥善存放。

当然，不管是地面风电机组，还是高空风力发电系统都可能伤害鸟类。束缚风筝的绳索也可能对飞行器和无人机的安全构成威胁。如果绳索断裂或导航系统故障，风筝可能坠落。

高空风力发电系统与地面风电机组对比

设想超前，实践艰难

“风筝发电”的设想已经酝酿了几十年，但实践道路却走得并不顺。

2020年，美国科技巨头谷歌收购了一家高空风力发电公司，但该公司没能实现高空发电系统的经济运行就倒闭了。

成功实践“风筝发电”的德国SkySails Power公司采用的是轻量型高空风力发电系统，目前已投入商用。

从SkySails Power公司的发展历程看，该公司创立于2001年，前期创业思路主要针对航运业，设想用巨型风筝拉动海上船只航行，从而减少燃料消耗。

当时，该公司设想油价将不断上涨，市场对他们技术的需求应该很大。然而国际油价于2009、2014年和2020年迎来数轮暴跌，该公司最初的愿景未能实现。

随着碳减排要求的提高，可再生能源发电技术受到广泛关注。2015年，该公司转而聚焦高空风力发电。

“硬翼”还是“软翼”，这是一个问题

SkySails Power公司软翼式“风筝发电”系统，形状类似降落伞，发电设施安装在地面，风筝在软件控制下放飞，在空中沿“8”字形轨迹做环绕飞行，以实现最大拉力带动发电机，并用最小的阻力拉动风筝，发电量远大于系统的耗电量。

SkySails Power高空风力发电系统原理图

以上工作原理听起来简单，不过据该公司首席技术官布拉贝克透露，他的团队用了7年时间才逐步完善了风筝操控软件。

该公司共生产并销售了5套“风筝发电”系统，其中一套安装在毛里求斯。

有些企业还在研发外形类似滑翔机的硬翼式风筝，这种装置发电效率更高，然而一旦坠毁，后果也更严重，因此更适合应用于海上无人环境。

此外，还有一种更超前的设想——硬翼式风筝上搭载风力涡轮发电机在高空发电，并通过电缆将电力传输回地面。这种设计能大幅提高发电的稳定性，但实操困难。

这其实就是谷歌收购的那家“中道崩殂”了的公司的设想，谷歌已将该项目有关专利免费公开。

不少企业希望利用谷歌公开的专利，继续在这条路上推进研发，例如荷兰Kitepower公司和挪威Kitemill公司。还有一些公司想将这一专利用于水下，借洋流的力量推动潜艇滑行进行发电。

随着商业活动的增加，监管方面的挑战进一步突显。当前，民航和空域监管并未将高空风力发电纳入考量。在监管状况不明的情况下，新技术融资会面临诸多障碍。

高空风力发电首批商业试点已投入运行，从偏远地区实践来看，其成本效率具有相当的竞争力。如果今后此类系统可以大规模部署，则有望提供更多的廉价电力。

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策划/制作：张炅

文字：李达飞

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