由於在地球大氣對流層內,風能的密度及持續性普遍與距地表高度正相關,因而風能轉換高度是目前影響風力發電能力的經濟性、穩定性的首要非自然因素。

為突破風能轉換高度的成本制約,以便在更廣泛的地域範圍內獲取更廉價的風能,基於繫留飄飛裝置的高空風力發電技術備受關注。其核心目的是:利用纜索在長度和抗拉強度方面突出的性價比,顯著增加風能轉換高度,並同時向地面傳遞機械動能或電能。其技術方法主要分為:通過繫留纜索的收放傳遞動能的飛行風力機;通過繫留纜索傳遞電能的飛行/漂浮發電機。由於飛行風力機最初包含了傳統風箏的滯空機理,因而相關的風力發電方法被我們習慣性的稱為「風箏發電」。

雖然,由於風載的單向性,使單一的飛行風力機只能通過拖曳繫留纜索驅動繫留纜索捲筒沿釋放繫留纜索方向單向轉動,繫留纜索的回收則需藉助地面提供的收捲動力,但相對簡單的輕質滯空結構使飛行風力機較飛行發電機具有成本、工期和安全性優勢,因而基於輕質非剛性滑翔翼的KPS飛行風力機在歐洲已開始進入規模化實驗階段。

……

以KPS技術為代表的飛行風力機基於非對稱翼型的飛行器沿球坐標系內單向循環軌跡的受控飛行,通過以飛行速度為主、以結構風阻為輔產生的牽引力,實現繫留纜索的張力受控變化及其與長度變化的時序相關。但首先,這種技術必須由一臺自動駕駛儀實時測控迎風角、側風角、航向、航速、航程歷時、纜索長度、纜索張力等多個獨立參數,既增加了控制的複雜性和成本,又使其行程效率和空間利用率低於僅需纜索長度變化所對應的預期目標;其次,受限於響應延遲而必須與飛行器近距離隨行的自動駕駛儀,將同樣面臨饋電纜索或空中發電等能源供給難題;更為堪憂的機理隱患是由於運動中的滯空姿態完全受優先順序最高的隨行自動駕駛儀控制因而其滯空可靠性無法同傳統風箏一樣僅基於結構完整性

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雖然在此詬病了KPS的飛行風力機,但其基於現有理論、採用成熟技術「順勢而為」的將機理瓶頸「變廢為寶」的創新方法,卻是值得稱讚。

遺憾的是,只有從機理入手,才能使風箏發電技術直通未來。

或許,在不久的將來,中國風箏不再只是文化遺產


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