@600818 高空风能这不是新概念,先简单回顾一下。(以下信息及图片皆来自网络搜索,此处只归纳整理并依个人理解做个总结。)
2014年MIT校友创立Altaeros Energies公司,推出了Buoyant Air Turbine (BAT)空中风电系统,运行高度300~700米(普通风车高约30~100米),在此高度上风速8倍于地面,并且更具持续性的风力。
上图为Altaeros Energies于2014年的发布的Buoyant Air Turbine风电浮空装置。
除上图这类浮空发电装置,早在1980年,M. L. Loyd就提出过利用风筝获取电能的一种设想,而在30多年后的2014年,荷兰AmpyxPower公司发布了他们的AP系列空中风电系统(目前己发展至AP5),一种运行在200~450米高度,系留在地面卷扬机上,起到机械能转换电能作用的滑翔机式飞行器,滑翔机像风筝一样拉近拉飞远,带动地面的卷扬机作功。通过这种“放风筝,再用风筝带动拉索”的方式,把Loyd的设想变成了现实。
从2014年至今又过了10年,AmpyxPower仍在改进它们的“系留式滑翔机”式设计。而市场上又有新的玩家对其理念进行发展,并走出了新路。如荷兰直接用“风筝电力”(Kitepower)命名的空中风能公司推出的40kW Hawk自主飞行风筝发电系统以及其配套的400kWh电池包,见下图。
很明显,Kitepower的Hawk是用充气翼伞平替了AmpyxPower的AP系列的滑翔机,这使得它的留空部分进一步地轻量化。而正因为它的轻量化,它更适合用于独立发电之类消费级项目。而沿着这个思路,如要扩充发电能力,可以像德国的SkySails Power公司在2021年12月所做的——用更大的风筝发电。
3年前,该司在毛里求斯开展了全球第一个空中风能商业化项目,从而也成为了世界上第一家提供商业空中风能的公司。在其测试的两个月里,这个系统达到的发电能力大约为100千瓦,可为当地50户家庭供电。目前,全球空中风电供应商已达50多家,而前排玩家中不乏采纳“风筝发电”这一技术路线,且成功进入实用的,除上述德国的SkySails Power、荷兰的AmpyxPower、Kitepower公司外,还有诸如英国的Kite Power Solutions(和荷兰的Kitepower并非一家)、意大利的KiteGen、挪威的Kitemill等等。
由此可见,通过40多年的技术积累,耗费近乎两代人的心血,当前,在全球范围内,“风筝发电”已从最初的概念性设计、实验性研发步入了落地应用阶段。
国内这几年做高空风能的首家公司就是创建于09年的广东高空风能技术有限公司,目前为中路全资子公司(其开展的项目包括中路和中能建合作、现清华大学航院联合研究中心也加入其中的国家重点项目),最近新的参与者还有临一云川。关于中路的几个高空风能的试点,很多官媒都有报道。中路拥有自主知识产权,且研发程度同样深入的“伞梯”采用了大型风筝(已申请相关专利),且相对其他“风筝发电”系统运行高度更高(据称可达1500米),它的独特之处在于用一组缆索把多支风筝串成了一串,从而获取更大的风能,取得更大的装机容量。项目团队的研发人员还特别设计了平衡伞和提升氦气球,以保证“伞梯”的安全稳定运行。
通过上述一系列措施,中路这个方案的风电设施商用目标单组装机容量可达50MW级、超出国外同类系统目前发电能力两个数量级(今年初,试验站发电官宣已达4.8MW)。一旦成功商业并网,将对全世界其他同类厂家形成规模上的压倒性优势。
目前看,在产业化道路上,中路的这个技术似乎仍面临“最后一公里”商业并网前的突破,好消息是已经有国家队开始介入,在清华大学航院成立了研究中心,以及跟西工大开展了合作,相信有国家队的参与和助力,加上近日传来的空域使用问题已获解决的喜讯,中路“伞梯”风电顺利并网,打破高空风电装机容量世界纪录,“”值得期待。
相比之下,临一云川是国内高空风能的新进入者,下图是临一云川的公开资料图片。从图片上看,感觉临一云川的SAWES和MIT的BAT有些相似。
临一云川自称“解决了系留气球的氢气泄漏问题,可以实现商业发电“”。不过看临一云川SAWES的尼龙喷胶材质气球,联想到氢气全宇宙最小的分子尺度带来的超强渗透能力,我怀疑临一云川可能是把一套轻量化大功率的空中集水-电解氢装置装在上面一起送上了天,且产气已足以补充泄漏,耗电也没有超出风机电力产额。
临一云川解释,SAWES中的“S”是指Strato(平流层),也就是说最低一万米高,因为有高空强风,所以系留-输电缆不可能直上直下,假如有45度倾角,得14000米长,这个长度的输电,是不是得万伏高压?会不会出现风电厂几十上百条万伏高压线从地面直入云宵订的景象?我就不说高压系留输电缆自重多少,氢气球得多大,系留塔多高了,风电厂周边又要拉多大安全区呢?
两家的技术实施方案孰优孰劣,其实已不难比较
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