为什么风筝也能发电，风筝风力发电（可以为你的家庭供电吗）

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内容导航：1、为什么风筝也能发电2、飞往高空的风筝，可以为你的家庭供电吗？1、为什么风筝也能发电

放风筝时，风筝的平面几乎垂直于风向，从而产生了最大的上升拉力，这种拉力就作用在放风筝的绳索上。风筝的绳索拉动固定在地面上的转盘（卷扬机）上，使之转动，再由转盘带动发电机，当发电机转动时，便能发出电来。

风筝借助风力发电的原理很简单。放风筝时，风筝的平面几乎垂直于风向，从而产生了最大的上升拉力，这种拉力就作用在放风筝的绳索上。风筝的绳索拉动固定在地面上的转盘（卷扬机）上，使之转动，再由转盘带动发电机，当发电机转动时，便能发出电来。

能发电的风筝当然不是我们在公园里常见的“娱乐型”风筝。这些发电风筝通常面积大、重量轻、抗风力强，风筝面采用高强度轻质材料制成。放飞这些发电风筝，当然也不再是靠人的双手，而是要通过专门的设备来进行。所以，风筝上还需要安装多种传感器，以便控制风筝的高度、风筝平面的倾角等。

风筝在受风力作用上升的过程中，拖动地面上的卷扬机发电。当它升到一定高度后，就需要收回并重新放飞。这时，控制器控制风筝的平面，使之几乎平行于气流方向，这样，风筝返回的阻力最小。由于风筝发电只有在风筝上升时才能做功发电，收回时并不做功，因此，单个风筝发电是间歇性的。可以用两个风筝带动同一台发电机，当其中一个风筝升空做功发电时，另一个风筝是逆程返回，两个风筝轮流工作，就能使发电机处于持续发电的状态了。

风筝借助风力发电的成本很低，据估计只是平均发电成本的1/30，因此是很有前途的一种发电新方式

2、飞往高空的风筝，可以为你的家庭供电吗？

很多人都放过风筝，当风筝升起时，借着空中的微风可以让飞向高空。如今，一些风力发电公司就打算在离地几百米或更远的地方放一个大型风筝，利用那里的风来进行风力发电。

目前，世界上有十多家这样的公司或机构，正在开发这种“机载风能”，由于传统风力发电厂占地很大，如果他们成功了，他们可以利用风筝，在传统的风力涡轮机塔架无法搭建的土地上建造风力发电场。而且机载风能可以达到800米高，远远高于风力涡轮机200到300米的顶端。据估计，高空风力发电的理论全球极限约为地面风力发电量的4.5倍。

总部位于慕尼黑的风筝动力系统公司 Kitekraft的联合首席执行官兼首席技术官 Florian Bauer称这种方法“制造成本更低，运输成本更低，碳足迹也小得多，而且效率更高”。但是，正如 Bauer 及其同事在2022年《控制、机器人和自治系统年度评论》中，即将发表的一篇论文中描述​的​那样，要成为一种广泛的电力来源，机载风能需要克服许多技术和商业障碍。它需要证明它的安全性，不会伤害野生​动​物，也不会给周围的居民造成无法忍受的噪音和视觉干扰。

目前，这种对风筝力量的应用还处于起步阶段。大多数公司都在开展相对较小的试点项目，还没有一家公司可以将他们的技术扩大到兆瓦级，使其能够与传统的风力涡轮机相媲美，但是小型版本已经上市。

2021 年12月，一家总部位于汉堡市的SkySails Power公司，成为了世界上第一家提供商业机载风能的公司。是的，你没看错，这个城市叫汉堡，而且是德国的三大州级市（柏林、汉堡、​不来梅​）之一，是德国第二大城市，也是德国最重要的海港和最大的外贸中心，被称为德国第二金融中心，有着“世界桥城”的美称。由于其位于易北河、阿尔斯特河与比勒河的入海口处的特殊位置，世界各地的远洋轮来德国时，都会在汉堡港停泊，因此也被誉为“德国通往世界的大门”。

​而这家SkySails Power公司，则在非洲东部的岛国，毛里求斯上，将一个面积达 180 平方米的降落伞式“风筝”，通过一根800米长的绳索连接到地面站上。在运行时，风筝会在天空中以8字形自主飞行，并为一台平均输出功率为80 千瓦的地面发电机提供电力，足以为大约 60 个普通家庭供电。最终，该公司希望建造能够产生兆瓦级电力的更大风筝，将数百个风筝聚集在风电场中，为电网供电。

​靠近地面的风往往会因与树木、建筑物和山丘以及地面本身的摩擦而减慢。而位置越高，风的传播速度就越快，在500米处，微风的平均移动速度比在100米处快3到7公里/小时。在过去的几十年里，已经有许多利用这些更高处的风的想法和建议，机载风能系统一般使用两种发电方式，像SkySails这样的大多数公司，就是利用可操纵的、计算机控制的“风筝”在空中飞行以获取更多能量，将其传输到地面上运行发电机。绳索的地面端缠绕在绞盘上，当风筝在风中飞行时，它会拉动绳索并松开绞盘，利用8字型的飞行模式获得产生能量的最大拉力，从而驱动发电机发电。然后，该系统会改变飞行模式，让风筝以最小的阻力将其卷回，并再次开始循环。

而另一种方法是在风筝上发电，由搭载在风筝本身的小型风力涡轮机产生，当风筝放飞时，风力驱动涡轮机，产生的电力通过系绳传送到地面站，因此对风筝设计有着严格要求。Kitekraft公司就是使用机载方法，在发射和着陆过程中，涡轮机叶片由电机驱动，成为螺旋桨，让风筝像空中无人机一样飞行和悬停。一旦风筝处于适当的高度，涡轮机就会切换成风力发电模式。

就使用的材料而言，风筝提供了优于当今风塔的潜在优势。风力涡轮机塔架需要混凝土基础和钢结构，以保持涡轮机处于正确的高度。而在这种风筝系统中，这些结构被一个相对较小的地面站和一条系绳所取代。在其行业协会 Airborne Wind Europe的一项 研究中发现，一个50兆瓦的风筝发电场，在20年的使用寿命中将使用913吨材料，而传统的风力发电场则需要2868吨材料。因此“风筝发电系统”可以更环保、更便宜。

“风筝发电系统”也可能对深海海上风力发电有用。因为，当水太深而无法建造地基时，风力涡轮机改为漂浮在大型驳船状结构上，这些结构必须能够承受涡轮机的重量并保持稳定。但是“风筝发电系统”的体积较小，可以使用更轻、更便宜的驳船。

​​​ 但这些优势是以系统的复杂性为代价的。为了使风筝在经济上具有意义，它们需要长时间运行，北卡罗来纳州立大学可再生能源和能源效率控制与优化实验室主任、风筝发电技术公司Windlift的顾问Chris Vermillion表示，这是一个棘手的计算机控制问题。

当今最先进的风筝系统能够在计算机控制下一次飞行数小时或数天，使用机载和地面计算机对转向进行持续修正。但要成为主流，风筝必须能够可靠地应对突然和不可预测的变化。它们还需要能够自动起飞和降落，这样它们就可以在遭遇恶劣的天气时回来，在风向合适的时候上升。

Vermillion表示，“需要做更多的工作才能将这项技术提高到设备的使用寿命达到几年或几十年的水平，而不是持续数天和数周的演示。”同时还有规模问题，较小的风筝制造起来更便宜，也更容易开发。但由于​系绳​的重量和阻力随着高度的增加而增加，小型风筝在300米或更高的地方运行不佳。

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