
编者注: 这个偶尔的系列介绍了有力的想法(有些现有的,有些未来派),以助长现代生活。
从字面上看,天空可能是风能的极限 - 转子旋转英里高的转子可能有助于全球供电。
卡内基学会在加利福尼亚州斯坦福大学的全球生态学系的研究员肯·卡尔德拉(Ken Caldeira)说:“高空风中有大量能量。”这些风比近乎冲突的风更强烈,更稳定地吹来,但是您需要走上英里才能获得巨大的优势。喷气流,大约30,000英尺。”
研究人员说,如果将地球上方几英里的风力涡轮机连接到世界土地的10%,那么这些喷射风中有足够的能量以满足世界需求的100倍。
喷气流是在20,000至50,000英尺之间的高度蜿蜒曲折带。它们季节性转移,但否则是大气中的持续特征。喷气流的风通常比地面附近的风快,速度要快10倍,使其成为潜在的巨大且可靠的能源来源。
但是如何如此高捕捉风?
风筝和系数
已经提出了许多技术方案,以从这些高空风中收集能量,包括拴系风筝的风力涡轮机高高的英里高。当前的设计可产生多达40兆瓦的电力,并通过系绳传输到地面。
使用28年的天气数据,研究人员开发了有史以来对高空风能的首次全球调查。
“我们发现日本和东部的风能密度最高中国,美国东部,澳大利亚南部和东北非洲的东部海岸。
这些特定区域每平方米或更高的时间大约产生10千瓦。阿切尔补充说:“这在地面附近是不可想象的,即使是最好的位置通常每平方米不到一千瓦。”
该分析还研究了世界上一些最大的城市:东京,纽约,圣保罗,首尔和墨西哥城。纽约和东亚城市都证明了一个主要地点。
阿切尔说:“对于受东京,首尔和纽约等极地喷气流影响的城市,高空资源非常出色。” “纽约的平均高空风能密度最高,其平均风能密度高达每平方米16千瓦。”
东京和首尔也具有高风力密度,因为它们都受东亚喷气流的影响。由于墨西哥城和圣保罗位于热带纬度,因此很少会受到极地喷气流的影响,而偶尔只受到较弱的亚热带喷气机的影响。结果,他们比其他三个城市的风力发电密度较低。
问题仍然存在
另一个问题是,大规模实施此类设备是否可以改变一般的空气循环模式,从而影响当地和全球气候。他们的模拟暗示,如果携带到极端极端的情况下,将整个行星用这种设备覆盖将冷却地球表面,减少降水量并提高海冰水平。但是,如果以与全球总电力需求相当的水平部署,即使在70年后,似乎也没有可检测到的气候影响。
同样,在大规模利用此能源时,风力强度仍然带来挑战,就像地面上一样。
卡尔德拉说:“尽管在这些高海拔风中有足够的力量来为所有现代文明提供动力,但在任何特定地点,仍然有时会有风。”即使在最佳区域,风可以预计大约5%的时间会失败。
他补充说:“这意味着您要么需要备用功率,大量的能源存储,要么是大陆或全球尺度电网以确保电力可用性。” “因此,尽管高空风最终可能被证明是主要的能源,但它需要大量的基础设施。”
弓箭手告诉生活学她认为高空风能本身会解决整个星球的能量需求 - “您不希望某些东西不是100%可靠的。但是我很肯定它可以发挥重要作用。”
Archer和Caldeira 5月26日在网上详细介绍了他们的发现能量。
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