空中风能从履行地迈向斥地场，经久可用性和琐细自愈性挑衅仍需兼并

科技日报记者 张佳欣

在爱尔兰西海岸的行地细自邦戈埃里斯测试场 ，除夜西洋的久可兼并海风经年不息
。这里并不是用性愈性一处深化的荒野，而是和琐经由全球局限内的严格遴选，幻想下场成立的挑衅空中风能发电（AWE）技能中心履行场 。这片基地正见证着一场可再活泼力局限的仍需倾覆性改削 。

据美国定见意义工程网不日报导，空中AWE琐细摒弃了粗笨的从履斥地场经混凝土根本，依托运转在离地数百米空中的行地细自系留风筝，捕获往后传统风机难以企及的久可兼并空中风能。如今 ，用性愈性这项技能正从考验考验边沿迈向贸易斥地阶段，和琐在欧洲和美国默示得尤其较着 。挑衅可是，其底层的工程艰苦，即若何主动且刚毅地独霸这些遨游飞翔拆卸，同时供给电网可调剂的晃荡功率输进
，如今仍有待进一步兼并
。

物理规律暗含空中风能禀赋优势

空中风能琐细的中心优势在于根本物理事理：风速是高度的函数。

在对流层低层，风速屈就根本的幂律剖面分布
 ，这意味着在300米至500米的空中 ，平均风速不单远高于空中
，且分布愈加平均、晃荡。比照之下 ，传统地表风机长年受困于随阵风凶悍闲逛的空中乱流 ，而空中风能则像是一座永不竭歇、能量密度更高的“矿山” 。

不过 ，只需高度是不足的。早在20世纪
，美国劳伦斯利弗莫尔国度考验考验室的相干分化就已成立了一项根本绳尺，即风筝经由过程在空中举办高速的横风行动 ，掉落踪掉落踪的功率密度远高于静态系缆
。这意味着 ，风筝不该只是主动地悬浮，而必须像在氛围中高速收割能量的镰刀 ，经由过程疾速切割气流来产生发火宏除夜的牵引力
。

这类高速行动产生发火的牵引力 ，在如今的空中发电琐细中被转化为延续的电流。这一过程被称为“泵送轮回”。

泵送轮回分为两个阶段。在“放线阶段”，当风筝以“8”字形路途遨游飞翔时
，会产生发火壮除夜的牵引力
，将系绳从空中站的绞盘中拉出，从而产生发火电力。当系缆抵达最除夜长度时，琐细经由过程调剂风筝角度使其损掉落踪落往拉力并悬停在基站上方
，随后以极少的能耗将系缆发出，进进“收线阶段”
 。但凡这两个阶段分袂延续80秒与20秒，这类轮回交游的律动 ，构成了空中风能延续发电的“脉搏” ，其发电晃荡性远超空中风机。

算法驱动下的“减法”反动

这类轮回不单高效 
，还极除夜地俭仆了却构材料。与动辄独霸数千吨钢材和混凝土的150米级传统风机比照 ，AWE琐细次要由轻质复合股料翼型和高强度系缆构成。

空中风能的本质，是用主动的独霸算法庖代主动的材料束厄狭隘。在理论遨游飞翔中，琐细无缺依托宏壮的自立飞控软件驱动 ，每秒举办数百次的数据筹算。算法需务及时迟滞融合系缆张力、风速感应及空间坐标 ，精准独霸风筝的每个转弯角度 ，以确保在每次改削中精准产生发火高达2.5吨的微弱拉力。

德国动力巨擘莱茵集团引见称，他们往后的测试设备——一套翼展达40米的巨型风筝，其包含传感器单位在内的总分量仅为80公斤 。该设备采取迪尼玛系缆，这类高功用分化纤维的强度高于同尺寸钢索 ，分量却窘蹙其特别很是之一。这类极高的功率分量比，使得AWE琐细具有极低的隐含碳萍踪，并揭显露极速放置的矫捷性。

在空中上扮演风筝“遨游飞翔员”的帕德里克·多尔蒂引见称，这款风筝可飞至约400米空中
，然后发出至约190米 ，产生发火约30千瓦的电力用于存储
。电力储存在电池中，近似于太阳能光伏琐细 。

这类AWE琐细的此外一个优势还在于矫捷。多尔蒂说：“我们可在24小时内完成拆卸 ，并且可以把它带就职何中心 。它超等矫捷，并且不须要建造昂贵 、耗时耗力的涡轮机根本 。”

此外  ，AWE琐细对景不美不雅不雅不雅不雅不雅不雅的破坏性远小于风力涡轮机。它能产生发火干净动力，并且不须要燃料供给链来贯穿连接运转。

仍需试探局限化独犷悍路

邦戈埃里斯的幻想并不是同石友忾。在欧洲，德国SkySails电力公司正鞭挞设备主动驾驶仪的智能风筝，而德国EnerKite与瑞士TwingTec等公司则深耕自立模块化琐细，试图将原型机推向局限化。在美国，当然谷歌母公司“字母表”旗下的Makani项目已于2020年关止，但长达13年的研发堆集并未付诸东流。如今
，美国动力部与进步先辈动力研究筹算局正独霸这些忧伤的经验，重点研究其留下的高强度氛围动力学数据与机载飞控琐细。

如今 ，空中风能正处于从物理可行性转向“电网级刚毅性”的关头起色点。当然该技能在地盘可用性窘蹙、成本太高或物流受限的区域具有稀少优势 ，但下一步仍需兼并设备经久可用性、空域监管审批和宏壮气候下的琐细自愈性等挑衅。

只需完成与现有电网的无缝集成，这类轻巧的“动力镰刀”才调真正从考验考验室走向深蓝海洋，成为将来全球动力组合中不成或缺的一环 。